Estudo comparativo de compósitos alumina-zircônia tetragonal e de cerâmicas de alumina aditivada com nióbia para aplicações estruturais - João Marcos Kruszynski de Assis (2007)
O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da adição de partículas de Zircônia na estrutura de uma composição de Alumina Nióbia em estudo pelo Projeto Marimba, assim como analisar a respectiva influência nas propriedades mecânicas do material para que possa ser utilizado em aplicações estruturais. Foram utilizados quatro tipos de Zircônia: Zircônia Tetragonal Policristalina (TZP) nanométrica e estabilizada com Ítria; Zircônia monoclínica nanométrica; Zircônia monoclínica submicrométrica (SC15); e Zircônia monoclínica micrométrica (SC30). Nas composições onde foram utilizadas estruturas monoclínicas nanométricas, as Zircônias foram calcinadas por 3 h na temperatura de 1300 °C com 15 % ou 20 % em massa de Nióbia para fins de estabilização na fase tetragonal. Estas Zircônias foram adicionadas em porcentagens diferentes nas cerâmicas de Alumina e sinterizadas via fase vítrea, em duas temperaturas escolhidas: - 1250 °C: quatro composições com adição de 18 % em massa de Zircônia, sendo uma com Zircônia TZP e três com Zircônia monoclínica nanométrica; - 1450 °C: seis composições com adições de 7 e 14 % em massa de Zircônia, sendo duas com Zircônia TZP, duas com Zircônia monoclínica SC15 e duas com Zircônia monoclínica SC30. Foram feitas análises de distribuição e tamanho de partículas e microscopia eletrônica de varredura das misturas dos pós. As cerâmicas sinterizadas foram caracterizadas quanto à massa específica, retração térmica linear, difração de raios X para determinação das fases cristalinas presentes, microscopia eletrônica de varredura para estudo da morfologia das superfícies, microdureza superficial, tenacidade à fratura, ensaios de flexão em quatro pontos e análise estatística de Weibull. Apesar da análise das curvas de dilatação térmica linear apontar para uma sinterização em 1250 °C, os resultados indicam que esta temperatura não foi adequada, devido à alta porosidade das cerâmicas sinterizadas. As cerâmicas sinterizadas em 1450oC,com adição de zircônia monoclínica (SC15 e SC30) mostraram uma diminuição das propriedades mecânicas. Já as cerâmicas compostas de alumina zircônia TZP apresentaram uma resistência mecânica comparável à de alumina nióbia, e embora com valores baixos de tenacidade à fratura, apresentou valores altos para o modulo de Weibull e para a dureza, mostrando um bom potencial para aplicação como material estrutural em especial blindagem balística.