Estudo de sinterização ultra rápida e de baixo consumo energético: flash Sintering

• Processo: 15/07319-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de fevereiro de 2016 - 31 de julho de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone
• Beneficiário: Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Julieta Adriana Ferreira ; Rafael Vieira de Sousa ; Rubens Andre Tabile
• Assunto(s): Nanocompósitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: alumina-zircônia | Flash Sintering | nanocompósitos | processamento materiais ceramicos | Sinterização materiais ceramicos | sinterização não convencional | cerâmicos e compósitos

Resumo

Um novo conceito de materiais muito estudado envolve materiais nanoestruturados, que podem ser definidos como sistemas que contenham pelo menos uma característica microestrutural com dimensões nanométricas. Essas nanoestruturas podem ser responsáveis por características peculiares nas propriedades desses materiais, tais como: aumento da dureza, mudança do modo de fratura de intragranular para transgranular, além de melhoria das propriedades mecânicas e de desgaste. Nesse contexto o objetivo desse projeto está concentrado no desenvolvimento e na adaptação de um forno tubular de alta temperatura para que se possa aplicar pressão (tensão mecânica axial) e campo elétrico (com corrente contínua e/ou alternada) para estudar uma rota não convencional e ultrarrápida de sinterização: flash sintering. Ressalta-se que nesse processo, sinterização é assistida por campo eletromagnético. Para isso serão estudados e desenvolvidos nanocompósitos de matriz cerâmica de zircônia contendo inicialmente inclusões nanométricas de alumina. Na técnica de flash sintering, baixos valores de campo eletromagnético e uma corrente contínua (cc), ou corrente alternada (ca), são aplicadas durante a sinterização. Como resultado, obtém-se uma taxa de sinterização significativamente acelerada e uma redução no crescimento de grão da cerâmica. Sendo assim, técnicas de sinterização não convencionais (como o flash sintering) são alternativas promissoras para o controle da microestrutura de materiais cerâmicos, utilizando até 70% menos energia durante o processo de sinterização. (AU)

Publicações científicas

(15)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

LAVAGNINI, ISABELA R.; CAMPOS, JOAO V.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Microstructure evaluation of 3YSZ sintered by Two-Step Flash Sintering. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 47, n. 15, p. 21618-21624, AUG 1 2021. (18/04331-5, 15/07319-8)

OJAIMI, CHRISTIANE LAGO; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; DOS SANTOS, FABIO ANDRE; CHINELATTO, ADILSON LUIZ; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA; ANTONIO CHINELATTO, ADRIANA SCOTON. Mechanical characterisation and hydrothermal degradation of Al2O3-15 % vol ZrO2 nanocomposites consolidated by two-step sintering. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 44, n. 14, p. 16128-16136, OCT 1 2018. (16/13256-1, 15/07319-8)

SALEM, RAPHAEL E. P.; GUITERREZ-GONZALEZ, CARLOS F.; BORRELL, AMPARO; SALVADOR, MARIA DOLORES; CHINELATTO, ADILSON L.; CHINELATTO, ADRIANA S. A.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Dry-sliding wear behavior of 3Y-TZP/Al2O3-NbC nanocomposites produced by conventional sintering and spark plasma sintering. International Journal of Applied Ceramic Technology, v. 16, n. 3, p. 1265-1273, MAY-JUN 2019. (15/07319-8)

LAVAGNINI, ISABELA R.; CAMPOS, V, JOAO; FERREIRA, JULIETA A.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Microstructural evolution of 3YSZ flash-sintered with current ramp control. Journal of the American Ceramic Society, v. 103, n. 6, p. 3493-3499, JUN 2020. (18/04331-5, 15/07319-8)

SANTOS, KATIA HELENA; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; OSIRO, DENISE; CARVALHO, ROSEMARY APARECIDA DE; COLNAGO, LUIZ ALBERTO; JUNIOR, CLODOMIRO ALVES; PALLONE, ELIRIA MARIA DE JESUS AGNOLON. Influence of the cold plasma treatment on the Al2O3/ZrO2 nanocomposites surfaces. Applied Surface Science, v. 531, NOV 30 2020. (15/07319-8)

DE SOUSA, RAFAEL V.; BORSATTO, LUCAS BASOLLI; CAMPOS, JOAO, V; FERREIRA, JULIETA A.; MONTEIRO, FABULO RIBEIRO; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Modeling and simulation of the flash sintering: An approach to study the influence of process attributes on the flash phenomenon and microstructure. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 37, p. 6-pg., 2023-09-01. (15/07319-8, 19/14677-9, 18/04331-5)

SALEM, R. E. P.; MONTEIRO, F. R.; GUTIERREZ-GONZALEZ, C. F.; BORRELL, A.; SALVADOR, M. D.; CHINELATTO, A. S. A.; CHINELATTO, A. L.; FERREIRA, J. A.; PALLONE, E. M. J. A.. Effect of Al2O3-NbC nanopowder incorporation on the mechanical properties of 3Y-TZP/Al2O3-NbC nanocomposites obtained by conventional and spark plasma sintering. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 44, n. 2, p. 2504-2509, FEB 1 2018. (15/07319-8)

INACIO DA COSTA SARTORI, THAUANE APARECIDA; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; OSIRO, DENISE; COLNAGO, LUIZ ALBERTO; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Formation of different calcium phosphate phases on the surface of porous Al2O3-ZrO2 nanocomposites. Journal of the European Ceramic Society, v. 38, n. 2, p. 743-751, FEB 2018. (15/07319-8)

STORION, ANA GABRIELA; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; MAESTRELLI, SYLMA CARVALHO; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Influence of the forming method on flash sintering of ZnO ceramics. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 47, n. 1, p. 965-972, JAN 1 2021. (18/11143-0, 15/07319-8)

DOS SANTOS, KATIA HELENA; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; OSIRO, DENISE; ANDRADE DA CONCEICAO, GELSON JOSE; COLNAGO, LUIZ ALBERTO; ALVES JUNIOR, CLODOMIRO; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Plasma surface treatments of Al2O3/ZrO2 nanocomposites and their influence on the formation and adhesion of calcium phosphates. Applied Surface Science, v. 456, p. 552-560, OCT 31 2018. (14/11100-9, 15/07319-8)

DE ABREU, MARIANA G.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.; FERREIRA, JULIETA A.; CAMPOS, JOAO V.; DE SOUSA, RAFAEL V.. Evaluation of machine learning based models to predict the bulk density in the flash sintering process. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 27, JUN 2021. (18/04331-5, 15/07319-8)

CAMPOS, JOAO VITOR; LAVAGNINI, ISABELA REIS; DE SOUSA, RAFAEL VIEIRA; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Development of an instrumented and automated flash sintering setup for enhanced process monitoring and parameter control. Journal of the European Ceramic Society, v. 39, n. 2-3, p. 531-538, FEB-MAR 2019. (18/04331-5, 15/07319-8)

OJAIMI, CHRISTIANE LAGO; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; CHINELATTO, ADILSON LUIZ; ANTONIO CHINELATTO, ADRIANA SCOTON; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Microstructural analysis of ZrO2/Al2O3 composite: Flash and conventional sintering. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 46, n. 2, p. 2473-2480, FEB 1 2020. (16/13256-1, 15/07319-8)

OJAIMI, CHRISTIANE L.; FERREIRA, JULIETA A.; CHINELATTO, ADILSON L.; SALEM, RAPHAEL E. P.; CHINELATTO, ADRIANA S. A.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Microstructure and mechanical properties of Al2O3/ZrO2 composites by two-step sintering. International Journal of Applied Ceramic Technology, v. 17, n. 4, MAY 2020. (16/13256-1, 15/07319-8)

CAMPOS, V, JOAO; LAVAGNINI, ISABELA R.; PEREIRA DA SILVA, JOAO G.; FERREIRA, JULIETA A.; SOUSA, V, RAFAEL; MUECKE, ROBERT; GUILLON, OLIVIER; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Flash sintering scaling-up challenges: Influence of the sample size on the microstructure and onset temperature of the flash event. SCRIPTA MATERIALIA, v. 186, p. 1-5, SEP 2020. (18/04331-5, 15/07319-8)