Sinterização em alta pressão de compósitos cerâmicos baseados em carbetos de alta dureza
O principal objetivo deste trabalho foi explorar a possibilidade de produção de compósitos à base de carbeto de boro ou carbeto de silício, através do uso combinado de aditivos de sinterização e processamento em condições extremas de pressão, e assim obter sinterizados altamente densificados em temp...
| Autor: | |
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| Tipo de documento: | tese |
| Estado: | Versão publicada |
| Data de publicação: | 2023 |
| País: | Brasil |
| Recursos: | Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
| Repositório: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
| Idioma: | português |
| OAI Identifier: | oai:www.lume.ufrgs.br:10183/274158 |
| Acesso em linha: | http://hdl.handle.net/10183/274158 |
| Access Level: | Acceso aberto |
| Palavra-chave: | Compósitos Carbetos Sinterização Sintering High-pressure Composites Carbides |
| Resumo: | O principal objetivo deste trabalho foi explorar a possibilidade de produção de compósitos à base de carbeto de boro ou carbeto de silício, através do uso combinado de aditivos de sinterização e processamento em condições extremas de pressão, e assim obter sinterizados altamente densificados em temperaturas mais baixas e tempos de sinterização muito mais curtos do que os convencionalmente exigidos. Uma mistura de pós de B4C e SiC com aditivos de sinterização (~10% em peso de: Co, Nb, W, Fe, Si, Ni, Ti, Al) foi usada para produzir compósitos à base de carbeto de boro e de carbeto de silício por processamento de alta pressão (7,7 GPa) em diferentes temperaturas (800°C a 2000°C) e tempos de sinterização de 5 e 30 min. A composição das fases obtidas, a microestrutura sinterizada, a densificação e as propriedades mecânicas das peças obtidas, como dureza Vickers e tenacidade à fratura foram avaliadas. A combinação de alta pressão, temperatura relativamente baixa e tempos de sinterização curtos permitiu a produção, usando um processo de sinterização com uma única etapa, de um compósito de B4C-Si totalmente densificado a 7,7 GPa/1000°C/30 min, sem crescimento significativo de grãos, apresentando valores de cerca de 20 GPa e 6 MPa.m1/2 para dureza Vickers e KIc, respectivamente. Para temperaturas de sinterização mais altas (T ≥ 1200°C), foram produzidos compósitos B4C-SiC sem fase residual de Si. As melhores propriedades mecânicas, HV=20,6 GPa e KIc=5,8 MPa.m1/2, foram obtidas para a amostra sinterizada a 7,7 GPa/1500°C/5 min. Usando pó de Al como aditivo de sinterização, foi possível produzir um compósito de SiC-Al com densificação de 98% a 7,7 GPa/1000ºC/5 min, apresentando valor de dureza de 19,8 GPa. Em 7,7 GPa/1500ºC, tanto para o sistema SiC-Ti como SiC-Al, foram obtidos os melhores resultados, como densidade aparente de 3,29 g/cm3 e dureza de 21,5 GPa para o compósito SiC-TiC, e densidade aparente de 3,16 g/cm3 e dureza 22,28 GPa para o compósito SiC-Al2O3. Dessa forma, o uso de técnicas de processamento de materiais em condições extremas de pressão revelou-se uma abordagem promissora para a produção de compósitos à base de B4C e SiC altamente densificados, que são materiais de difícil sinterabilidade, quando são usadas técnicas convencionais de sinterização. |
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