Processing and evaluation of the mechanical properties of sintered ceramics using via liquid phase with additives of Al2O3/TiO2 and Y2O3/TiO2

Autor: Marcela Rego de Oliveira
Přispěvatelé: Sebastiao Ribeiro, Miguel Justino Ribeiro Barboza, Luís Antonio Genova, Francisco Piorino Neto, Durval Rodrigues Junior
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: Na produção de cerâmicas de SiC, a utilização de aditivos que promovam a formação de uma fase líquida, diminui a temperatura de sinterização das cerâmicas produzidas. Neste trabalho foi escolhida a sinterização via fase líquida das cerâmicas de SiC com novos aditivos, o sistema Al2O3/TiO2 e Y2O3/TiO2, com pouca informação na literatura. Foi avaliado a molhabilidade dos aditivos nas cerâmicas de SiC, medindo os ângulos de contato e pontos de fusão, obtendo-se a melhor composição de cada aditivo para sinterizar o SiC. Para a produção das cerâmicas de SiC, barras foram sinterizadas nas temperaturas de 1850 e 1950°C, com taxas de aquecimento de 5 e 20°C/min e tempos de 30 e 60 minutos. O estudo da molhabilidade mostrou que as composições eutética e 5% abaixo da eutética, para os sistemas Al2O3/TiO2 e Y2O3/TiO2, respectivamente, possuem menores temperaturas de fusão e ângulos de contatos, evitando assim reações de decomposições da titânia, e, portanto, essas composições foram utilizadas para sinterização do SiC. As cerâmicas de SiC+Al2O3/TiO2, apresentaram porosidades entre 32-42%, exceto a tratada à 1950°C, 20°C/min por 30 minutos, com porosidadede 7%, estas com KIc de 3,4 MPa.m1/2, MOR de 122 MPa e E de 328 GPa. As cerâmicas de SiC+Y2O3/TiO2, apresentaram porosidades entre 33-43%. Na condição de 1850°C, 5°C/min por 30 minutos, foi obtida a maior porosidade de 43%, e apresentou valores de KIc 0,85, MOR de 86 MPa, e E de 107 GPa, valores menores se comparados com as cerâmicas de SiC+Al2O3/TiO2, devido à maior probabilidade de falha pela alta concentração de poros nas amostras. Houve um aumento do tamanho dos grãos à 1950°C e foram identificadas placas hexagonais características da fase ?-SiC. Os resultados mostraram que um maior tempo de residência no forno das amostras, com influência das reações de decomposição da titânia, influenciaram a densificação das cerâmicas de SiC. Com o aditivo Al2O3/TiO2 foi possível obter, em uma condição, cerâmicas densas. Para SiC+Y2O3/TiO2 foram obtidas cerâmicas porosas. In the production of SiC- based ceramics, the use of additives that promote the formation of a liquid phase decreases the sintering temperature of the produced ceramics. In this work, liquid phase sintering of SiC ceramics was evaluated by introducing new additives, Al2O3/TiO2 and Y2O3/TiO2. It was evaluated the wettability of the additives in the SiC ceramics, measuring the contact angles and melting points, obtaining the best composition of each additive to sintering the SiC- based ceramics. To produce the SiC ceramics, the bars were sintered at the temperatures of 1850 and 1950°C, with heating rates of 5 and 20°C/min and times of 30 and 60 minutes. The study of wettability showed that the eutectic and 5% below eutectic compositions for the Al2O3/TiO2 and Y2O3/TiO2 systems, respectively, have lower contact angles and melting temperatures, avoiding decomposition reactions, and therefore, were used to sintering the SiC ceramics. The SiC+Al2O3/TiO2 ceramics showed porosities between 32-42%, except for those treated at 1950°C, 20°C/min for 30 minutes, with porosity at 7%, with KIC of 3,4 MPa.m1/2, MOR of 122 MPa and E of 328 GPa. The SiC+ Y2O3/TiO2 ceramics presented porosities between 33-43%. A higher porosity of 43% was obtained at 1850°C, 5°C/min for 30 minutes, and presented values of KIC 0,85, MOR of 86 MPa, and E of 107 GPa, lower values when compared with the SiC+Al2O3/TiO2 ceramics, due to the higher probability of failure due to the high pore concentration in the samples. There was an increase in grain size at 1950°C and hexagonal plates, characteristic of the ?-SiC phase, were identified. The results showed that a longer residence time of the samples in the furnace, influenced by the decomposition reactions of TiO2, influenced its densification. With the additive Al2O3/TiO2 it was possible to obtain, in one condition, dense ceramics. Porous ceramics were obtained for SiC+ Y2O3/TiO2.
Databáze: OpenAIRE
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