Estudo de cerâmicas de CeO2-ZrO2-Al2O3 consolidada por infiltração e sinterização na presença de vidro visando aplicações estruturadas - Haine Beck (2006)
Este trabalho tem como objetivo processar e caracterizar compósitos cerâmicos de alumina- zircônia (zircônia toughened alumina - ZTA) com 33% (em peso) de zircônia tetragonal policristalina (estabilizada com 12% de céria) densificados utilizando fase vítrea de SiO2 -B2O3-La2O3. Foram investigadas duas técnicas visando atingir este propósito: i) infiltração de cerâmicas de alumina-zircônia porosa (présinterizadas) por fase líquida e ii) sinterização via fase líquida de corpos cerâmicos obtidos a partir da mistura dos pós de alumina , zircônia e vidro. A influência do tipo de sinterização (infiltração e mistura de pós) e a viabilidade do uso de matérias-primas nacionais foram avaliadas para estudar sua utilização em aplicações estruturais. As cerâmicas avaliadas foram: alumina-zircônia comercial importada com sinterização por infiltração de fase vítrea (grupo controle), alumina-zircônia experimental também com sinterização por infiltração de fase vítrea (utilizando matérias-primas nacionais) e alumina-zircônia com mistura mecânica de fase vítrea e sinterização sem infiltração. Inicialmente foram feitos estudos das características dos pós, dos compactados e das cerâmicas pré-sinterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), além de análises das distribuições de tamanho de partículas e de porosidade. As cerâmicas foram sinterizadas em temperaturas de 1140 e 1180°C e avaliou-se a retração linear, densidade real e porosidade. Também foram feitas análises por MEV e difração de raios X. Os resultados indicaram que as cerâmicas nacionais de alumina-zircônia com infiltração de fase vítrea apresentaram as melhores características. Os valores de propriedades mecânicas de tensão de ruptura (sr) foram determinados para todas as cerâmicas. A microdureza Vickers (Hv) e a tenacidade à fratura (KIC) foram determinadas apenas nas cerâmicas com infiltração de fase vítrea, pois as outras cerâmicas apresentaram excessivas porosidade e fragilidade. Os resultados mostraram que a cerâmica produzida com materiais nacionais (alumina e zircônia), com infiltração de fase vítrea (importado), reuniu a melhor média de resultados, ou seja, sr 338,03 de MPa, Hv 12,06 de GPa e KIC 2,41 de MPa.m1/2. Estes valores de propriedades mecânicas são maiores do que aqueles registrados na literatura para as cerâmicas de alumina-zircônia com infiltração de fase vítrea, viabilizando o uso destas matériasprimas nacionais para a produção destas cerâmicas.