Comportamento de compósitos ZrO2 / Al2O3 usando os processos de flash sintering e sinterização convencional

Autor(es)

Christiane Lago Ojaimi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Pirassununga.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Zootecnica e Engenharia de Alimentos (FZE/BT)
• Data de defesa: 2019-10-10

Membros da banca

Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone; Osmar Roberto Bagnato; Julieta Adriana Ferreira; Maria Virginia Gelfuso; João Adriano Rossignolo; Alfredo Jose Zara

• Orientador: Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone; Adriana Scoton Antonio Chinelatto

Resumo

Um dos desafios enfrentados pelos pesquisadores em relação à sinterização de um material cerâmico é alcançar a alta densificação com tamanho de grão reduzido. Dessa forma, diversas técnicas não convencionais vêm se destacando. Entre essas técnicas, tem-se a flash sintering, em que um campo elétrico é aplicado até que ocorra a passagem da corrente elétrica, ao mesmo tempo em que o material é aquecido em forno convencional. A passagem da corrente elétrica provoca retração linear do material e é acompanhada de uma densificação instantânea (evento flash). Nesse contexto, o objetivo principal deste trabalho foi comparar a flash sintering com técnicas convencionais já consolidadas, visando entender a influência dos parâmetros da flash sintering no sistema ZrO2/Al2O3. Para tal, pós cerâmicos de ZrO2, Al2O3, e ZrO2 contendo 5, 25, 50, 75, 95 %vol de Al2O3 foram processados e sinterizados por diferentes técnicas: sinterização convencional em uma e duas etapas, e flash sintering. Os parâmetros envolvidos na flash sintering foram campo elétrico e corrente elétrica, em uma sinterização dinâmica. Os parâmetros foram alterados conforme a composição, e a permanência da corrente elétrica foi de 60 segundos. No processo convencional em uma etapa, a temperatura de 1550 °C/2 h foi utilizada. Na sinterização em duas etapas, curvas de sinterização foram avaliadas com o objetivo de alcançar a melhor relação densidade/tamanho de grão. Desta forma, as caracterizações físicas (densidade aparente e difração de raios X), microestruturais (medida de tamanho de grão) e elétricas (energia de ativação e condutividade do grão e contorno de grão) das diferentes composições foram avaliadas e comparadas entre as sinterizações utilizadas. De maneira geral, a flash sintering foi influenciada pela fase ZrO2 e o evento flash ocorreu nas composições com até 25 %vol de ZrO2. A condutividade, dos corpos de prova, após a flash sintering apresentou-se diferente do encontrado na literatura. Em todas as três técnicas de sinterização, densidades relativas superiores a 95 % foram alcançadas. A sinterização em duas etapas promoveu uma redução de mais de 40 % no tamanho de grão em relação à sinterização em uma etapa. Por outro lado, o tempo de sinterização foi reduzido em 95 % na flash sintering em relação às sinterizações convencionais. (AU)

• Processo FAPESP: 16/13256-1 - Estudo do comportamento de compósitos zircônia/alumina usando os processos de flash sintering e sinterização em duas etapas
• Beneficiário: Christiane Lago Ojaimi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado