Desenvolvimento de compósito cerâmico à base de Al₂O₃-Y₂O₃ com gradiente composicional

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Souza, Vinicius Zancanelli Bosco de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Compósito cerâmico; Al₂O₃ – Y₃ Al₅O₁₂; Gradiente composicional; Sinterização; Propriedades mecânicas; Alumina; Ítria; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/28910

Nesse trabalho, misturas de pós cerâmicos contendo Al₂O₃ com diferentes teores de Y₂O₃ ao longo de sua seção transversal, foram sequencialmente depositadas em matriz de compactação (100 MPa) visando obter compósitos cerâmicos à base de Al₂O₃ com diferentes teores de Y₃ Al₅O₁₂ como reforço, fase essa obtida por reação no estado sólido durante a sinterização do compacto, apresentando gradiente composicional e mecânico visando sua aplicação em ambientes que exijam estabilidade termomecânica e, em especial dureza, resistência ao desgaste e relativa tenacidade à fratura. Blocos cilíndricos monolíticos de alumina, Al₂O₃ , ou contendo 5 camadas foram preparados adicionando Y₂O₃ em teores de 1 a 10% peso. Misturas de pós contendo partículas de alumina, Al₂O₃ e dopados com 1%, 3%, 5%, ou 10% em peso de Y₂O₃, foram misturadas/homogeneizadas via úmida, utilizando álcool etílico. Em seguida as misturas de pós foram sinterizadas a 1610°C-4h. As amostras foram caracterizadas por sua densidade relativa, difração de raios X, bem como microscopia eletrônica de varredura. Caracterização por dureza, tenacidade à fratura, módulo de elasticidade e resistência à flexão biaxial foram realizadas. Os resultados indicaram que amostras de alumina monolítica possuem densidade relativa da ordem de 98%, com dureza média de 1203±83 HV, tenacidade à fratura de 2,1±0,8 MPa.m½ , resistência a flexão de 187±64 MPa, módulo de Weibull (m) de 2,7. A incorporação progressiva de Y₂O₃ na composição química levou a formação da fase Y₃Al₅O₁₂ com redução da dureza, aumento da densificação, tenacidade à fratura e resistência a flexão em relação a alumina monolítica, com valores médios da ordem de HV= 1023±28HV, KIC = 3,5±0,3 MPa.m ½ , f  273±58 MPa, m = 4,4, para compósitos contendo teores de 10% de Y₂O₃ os quais possibilitaram a formação de 14,6% de Y₃Al₅O₁₂ , (YAG). Os resultados foram discutidos em função dos aspectos microestruturais e densificação, e as propriedades mecânicas obtidas nos compósitos foram associadas majoritariamente aos mecanismos de tenacificação de deflexão de trincas e tensão térmica residual entre as fases presentes nos compósitos.