Fechar
Metadados

@PhDThesis{Hoshida:2019:AnReOx,
               author = "Hoshida, Lilian",
                title = "An{\'a}lise da resist{\^e}ncia {\`a} oxida{\c{c}}{\~a}o do 
                         ni{\'o}bio submetido {\`a} implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica 
                         por imers{\~a}o em plasma de nitrog{\^e}nio em alta 
                         temperatura",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2019",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2019-03-22",
             keywords = "Ni{\'o}bio, implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o 
                         em plasma, alta temperatura, t{\'e}cnicas de 
                         caracteriza{\c{c}}{\~a}o, nitreto de ni{\'o}bio, niobium, 
                         plasma immersion ion implantation, high temperature, 
                         characterization techiniques, niobium nitride.",
             abstract = "O ni{\'o}bio {\'e} um metal refrat{\'a}rio que pode ser 
                         empregado em uma grande variedade de aplica{\c{c}}{\~o}es 
                         tecnol{\'o}gicas, tais como em componentes de reatores nucleares, 
                         foguetes, m{\'{\i}}sseis, engenharia de sistemas espaciais, 
                         dentre outras. Na maioria dos casos, entretanto, ele {\'e} 
                         utilizado como elemento de liga, uma vez que sofre forte 
                         oxida{\c{c}}{\~a}o em contato com o ar em temperaturas acima de 
                         400 C, limitando assim o leque de aplica{\c{c}}{\~o}es 
                         envolvendo o metal puro. Uma das alternativas para preservar as 
                         destacadas propriedades do ni{\'o}bio e mitigar os efeitos 
                         delet{\'e}rios quanto a resist{\^e}ncia {\`a} 
                         oxida{\c{c}}{\~a}o {\'e} promover a forma{\c{c}}{\~a}o de 
                         nitretos de ni{\'o}bio na superf{\'{\i}}cie do metal, 
                         aproveitando uma mistura atrativa de propriedades f{\'{\i}}sicas 
                         e mec{\^a}nicas pr{\'o}prias dos nitretos dos metais de 
                         transi{\c{c}}{\~a}o, como {\'e} o caso do NbN. Neste trabalho, 
                         {\'{\i}}ons de nitrog{\^e}nio foram implantados em amostras de 
                         ni{\'o}bio via m{\'e}todo de implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica 
                         por imers{\~a}o em plasma em alta temperatura (3IP-AT), que 
                         propiciou a forma{\c{c}}{\~a}o de espessas camadas modificadas 
                         devido {\`a} facilita{\c{c}}{\~a}o do processo de difus{\~a}o 
                         ao se realizar a implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica com o 
                         substrato aquecido. De fato, an{\'a}lise de amostras via 
                         espectroscopia de emiss{\~a}o {\'o}tica em descarga luminescente 
                         (GDOES) revelou a presen{\c{c}}a de nitrog{\^e}nio at{\'e} 
                         cerca de 5 \m em profundidade. Difratogramas de raios-x 
                         evidenciaram a presen{\c{c}}a de fases de nitretos, e {\'o}xidos 
                         de ni{\'o}bio. Investiga{\c{c}}{\~a}o sobre a 
                         evolu{\c{c}}{\~a}o na forma{\c{c}}{\~a}o das 
                         liga{\c{c}}{\~o}es do nitrog{\^e}nio com o ni{\'o}bio foi 
                         realizada via espectroscopia de fotoel{\'e}trons excitados por 
                         raios-x (XPS), confirmando a forma{\c{c}}{\~a}o de nitretos de 
                         ni{\'o}bio. Medidas de nanoindenta{\c{c}}{\~a}o realizadas 
                         ap{\'o}s o tratamento da superf{\'{\i}}cie indicaram aumento de 
                         at{\'e} nove vezes na dureza superficial. A resist{\^e}ncia ao 
                         desgaste, avaliada por medidas de esfera sobre disco, foi 
                         aumentada em aproximadamente tr{\^e}s ordens de grandeza. A 
                         resist{\^e}ncia {\`a} corros{\~a}o foi avaliada pela 
                         t{\'e}cnica de polariza{\c{c}}{\~a}o potenciodin{\^a}mica, 
                         tendo sofrido degrada{\c{c}}{\~a}o em rela{\c{c}}{\~a}o ao 
                         metal sem tratamento. A oxida{\c{c}}{\~a}o para a amostra 
                         tratada teve in{\'{\i}}cio mais tarde, com deslocamento em 
                         temperatura de cerca de 130 C, segundo an{\'a}lise 
                         termogravim{\'e}trica. O processo de 3IP-AT tamb{\'e}m foi 
                         efetivo para o prop{\'o}sito de aumentar a resist{\^e}ncia 
                         {\`a} oxida{\c{c}}{\~a}o do ni{\'o}bio, ao mesmo tempo em que 
                         conferiu ao metal melhores propriedades mec{\^a}nicas e 
                         tribol{\'o}gicas. ABSTRACT: Niobium is a refractory metal that 
                         can be used in a wide variety of technological applications, such 
                         as components of nuclear reactors, rockets, missiles, space 
                         systems engineering, among others. In most cases, however, it is 
                         used as an alloying element, since it undergoes strong oxidation 
                         in contact with air at temperatures above 400  C, thus limiting 
                         the range of applications involving the pure metal. One of the 
                         alternatives to preserve the outstanding properties of niobium and 
                         to mitigate the deleterious effects of oxidation is to promote the 
                         formation of niobium nitrides on the metal surface, taking 
                         advantage of an attractive mixture of physical and mechanical 
                         properties of the transition metal nitrides, as is the case of 
                         NbN. In this work, nitrogen ions were implanted into the surface 
                         of niobium samples via High Temperature Plasma Immersion Ion 
                         Implantation (HT-PIII), which allowed the formation of thick 
                         modified layers due to the facilitation of the diffusion process 
                         by performing ion implantation in the heated substrate. Analysis 
                         of the samples using glow discharge optical emission spectroscopy 
                         (GDOES) revealed the presence of nitrogen up to about 5 
                         \m in depth. X-ray diffraction revealed the presence of 
                         niobium nitride and niobium oxide phases. Detailed investigation 
                         on the evolution of the formation of chemical bonds between 
                         nitrogen and niobium was performed by X-ray photoelectron 
                         spectroscopy (XPS), evidencing the formation of niobium nitrides. 
                         The evaluation of surface hardness after treatment was carried out 
                         via nanoindentation, indicating a ninefold increase. Wear 
                         resistance, which was evaluated by ball-on-disk method, increased 
                         in approximately three orders of magnitude. The corrosion 
                         resistance was evaluated by the potentiodynamic polarization 
                         technique, indicating degradation in comparison with the untreated 
                         metal. The temperature of which oxidation becomes measurable by 
                         thermogravimetric analysis for treated niobium is about 130 C 
                         higher in comparison with the threshold measured for the untreated 
                         counterpart. Besides the oxidation resistance, HT-PIII was also 
                         effective to increase mechanical and tribological properties of 
                         niobium.",
            committee = "Oliveira, Rog{\'e}rio de Moraes (presidente/orientador) and Ueda, 
                         Mario and Mello, Carina Barros and Oliveira, Aline Capella and 
                         Silva, Maria Margareth",
         englishtitle = "Analysis of oxidation resistance of niobium treated by high 
                         temperature nitrogen plasma immersion ion implantation",
             language = "pt",
                pages = "137",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3SUF22L",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34R/3SUF22L",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "29 nov. 2020"
}


Fechar