[en] A2M3O12 FAMILY BULK CERAMICS WITH NEAR ZERO THERMAL EXPANSION AND THEIR MECHANICAL PROPERTIES - LUCIANA PRATES PRISCO (2020)
[pt] Cerâmicas termomióticas vem despertando interesse devido a sua propriedade de apresentar, sob aquecimento, uma expansão térmica baixa, próxima a zero ou negativa. Essa propriedade é proveniente de uma vibração transversal do ânion, que resulta numa aproximação de átomos em determinadas direções. A família A2M3O12 (A = um cátion trivalente e M = Mo6 positivo ou W6 positivo) apresenta uma transição de fase de monoclínica para ortorrômbica, sendo somente a fase ortorrômbica que apresenta o comportamento termomiótico. Essa família, especificamente, vem sendo bastante pesquisada, pois possui a vantagem de permitir uma vasta flexibilidade química, sem mudar de estrutura cristalina e por consequência, permitir ajustes no coeficiente de expansão térmica de acordo com a aplicação a qual o material se destina. A expansão térmica próxima à zero pode levar a uma promissora alta resistência ao choque térmico. Esse trabalho teve como objetivo, estudar as propriedades térmicas e mecânicas do Al2W3O12 que possui baixa expansão térmica positiva com o objetivo de determinar sua resistência ao choque térmico pela figura de mérito de Hasselman. Para isso, todas as suas propriedades térmicas (expansão térmica e condutividade) e mecânicas (módulo de elasticidade e resistência mecânica) foram obtidas experimentalmente apresentando um valor promissor de 120K (comparável ao da safira) para resistência ao choque térmico pela figura de mérito de Hasselman sob condições severas de aquecimento. A partir desse resultado foi desenvolvido uma segunda pesquisa com o objetivo de refinar a microestrutura e aumentar a densidade relativa da cerâmica maciça do Al2W3O12 e assim incrementar suas propriedades mecânicas. Uma síntese por co-precipitação, seguida de uma prensagem isostática e uma sinterização desenvolvida em três etapas foram implementadas, obtendo-se um aumento de 91 porcento para 96 porcento na densidade relativa, com aumento de 19 porcento no módulo de elasticidade e de 35 porcento na dureza vickers se comparados aos resultados obtidos pela amostra sinterizada anteriormente pelo método convencional de sinterização em uma etapa. No terceiro estágio desta tese foi estudada a expansão térmica de uma novo material (In0,5(ZrMg)0,75Mo3O12) com promissora expansão térmica próxima a zero (10-7 K-1), a partir do cálculo da regra das misturas. O material foi sintetizado por evaportação total.e seu coeficiente de expansão térmica intrínseco determinado in situ por difração de Raios-X foi de 1,6x10-7 K-1 na faixa de temperatura de 100 a 500 graus Celsius, enquanto o coeficiente de expansão térmica maciço, medido por dilatometria, foi de 6,68 x 10-7 K-1, na faixa de temperatura de 100 a 800 graus Celsius. Esse material apresenta uma transição de fase de monoclínica para ortorrômbica na temperatura de 82 graus Celsius o que limita seu uso como material termomiótico em temperaturas abaixo de 100 graus Celsius.