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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.85.2006.tde-18052012-141434
Documento
Autor
Nome completo
Ana Lúcia Exner Godoy
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2005
Orientador
Banca examinadora
Bressiani, Ana Helena de Almeida (Presidente)
Kiyohara, Pedro Kunihiko
Muccillo, Eliana Navarro dos Santos
Silva, Leonardo Gondim de Andrade e
Yoshimura, Humberto Naoyuki
Título em português
Estudo da influência da adição de polímeros precursores cerâmicos na sinterização de SiC e Al2O3
Palavras-chave em português
alumina
polímeros inorgânicos
SiC
sinterização
Resumo em português
Neste trabalho foram avaliados os efeitos da adição de polímeros precursores na sinterização, microestrutura, dureza e na tenacidade à natura de materiais cerâmicos à base de carbeto de silício e de AI2O3. As matérias-primas cerâmicas foram caracterizadas por análise semi-quantitativa por espectrometria de fluorescência de raios X, difração por laser, adsorção gasosa e microscopia eletrônica de varredura. Para os polímeros utilizou-se análise termogravimétrica. A cinética de sinterização das amostras compactadas foi estudada por dilatometria. A caracterização dos materiais sinterizados incluiu medidas de densidade aparente pelo princípio de Arquimedes e/ou por picnometria de He, porosimetria por intrusão de Hg, análises de difração de raios X, de carbono total, avaliação da microestrutura e por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análise por espectrometria de raios X por dispersão de energia, ensaios de impressão Vickers para determinação de dureza e tenacidade à fiatura. No estudo de cerâmica à base de carbeto de silício foram utilizados os aditivos óxidos AI2O3 (4% em peso) e Y2O3 (4% em peso) e os aditivos poliméricos PMHS (polimetilhidrogenossiloxano) e polimetilhidrogenossiloxano com D4Vi. O processamento envolveu a cura do material, pirólise e sinterização (1850 °C e 1950 °C/l h. Ar ou N2). Nas amostras à base de carbeto de silício houve elevada perda de massa, principalmente quando a atmosfera de sinterização foi argônio. As amostras à base de carbeto de silício, com adição de polímeros atingiram densidade de até 3,15 g/cm3 quando pirolisadas a 900 °C em N2 e sinterizadas a 1950 °C, em atmosfera de nitrogênio. Para as amostras à base de alumina foram utilizados os aditivos poliméricos PMHS, PMS (polimetilsilsesquioxano) e PPS (polifenihnetilvinilhidrogenosilsesquioxano) e as sinterizações foram realizadas a 1650 °C e 1700 °C, não havendo variações significativas nas densidades obtidas nas duas temperaturas. Nos materiais com adição de PMHS foram obtidos compósitos de alumina e mulita, sendo que os grãos de mulita foram formados intergranularmente. Nas amostras contendo PMS ou PPS a distribuição das feses formadas, Si2Al4O4N4 e Si2ON2, foi bastante heterogênea, A obtenção de compósitos cerâmicos utilizando pequenas adições de polímeros precursores cerâmicos mostrou-se viável para materiais à base de alumina, sendo uma rota simples de conformação, com grande potencial para a obtenção de peças com geometria complexa.
Título em inglês
Influence of the addition of precursor polymers on sintering SiC and AI2O3 ceramics
Palavras-chave em inglês
aluminium oxides
ceramics
fracture properties
hardness
inorganic polymers
microstructure
precursor
silicon carbides
sintering
Resumo em inglês
The effects of the addition of precursor polymers on sintering, microstructure, hardness and fiacture toughness of silicon carbide and alimiina ceramics were studied. The ceramic raw materials were characterized by semi-quantitative analysis by X-ray fluorescence, particle size by laser diffraction, specific surface area by gas adsorption and microstructural analysis by scanning elecfron microscopy. The polymers were analyzed by thermogravimetry. The sintering kinetics of cold-pressed specimens was studied by dilatometry. The sintered materials were characterized by evaluation of apparent density by the Archimedes technique and/or helium picnometry, by mercury porosimetry, by X-ray diflftaction, by evaluation of total carbon content, by scanning and transmission electron microscopy, by enetgy dispersion X-ray spectrometry, and by Vickers indentation analysis for determining hardness and fiacture toughness. AI2O3 (4wt.%) and Y2O3 (4wt.%) and polymetylhydrogenosiloxane and polymetylhydrogenossiloxane with D4Vi were the sintering aids for SiC. The processing procedures were material cure, pyrolysis and sintering (1850 X and 1950 °C/1 h, Ar or N2). High mass loss was measured in silicon carbide based ceramics, mainly under argon. Silicon carbide based ceramics with polymer sintering aids achieved 3.15 g/cm3 density after pyrolysis at 900 °C under N2 and sintering at 1950 °C under nitrogen. PMHS, PMS and PPS polymer sintering aids were used for almnina based ceramics sintering carried out at 1650 °C and 1700 °C, without significant difference in the final density. Addition of PMHS yielded alumina and mullite composites, with intergranular mullite grains. Heterogeneous Si2AI4O4N4 and Si2ON2 phases were obtained in specimens with PMS or PPS, The preparation of ceramic composites using small amounts of precursor polymers showed a suitable process for alumina-based ceramics, a simple forming route, with high potential for the fabrication of complex shape pieces.
 
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2005GodoyAna.pdf (8.60 Mbytes)
Data de Publicação
2012-05-30
 
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