Sinterização ultrarrápida de compósitos de Al2O3-TiO2 assistida por campo elétrico

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silva, Raimundo Nonato Ribeiro da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Alumina; Composites; Compósitos; Electric field-assisted flash sintering; Phase transformation; Sintering; Sinterização; Sinterização assistida por campo elétrico (flash sintering); Titania; Titânia; Transformação de fases
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09022023-172357/

A sinterização ultrarrápida assistida por campo elétrico é uma técnica muito recente de processamento de materiais cerâmicos que são, dessa forma, produzidos com densificação quase instantânea (flash sintering) em temperaturas (de forno) menores do que na sinterização convencional. Neste trabalho, compósitos de alumina (Al2O3, material isolante) e titânia (TiO2, material condutor iônico), contendo de 30% a 90% em volume da fase condutora, foram preparados e estudados precisamente em termos de sinterização sob campo elétrico. A sinterabilidade desse sistema bifásico foi analisada aplicando técnicas que incluíram a microscopia eletrônica de varredura e a dilatometria, além do monitoramento do sistema via características elétricas durante o processamento em altas temperaturas. Em ausência de campo elétrico, os resultados de dilatometria indicam que o pó de alumina da Alfa Aesar utilizado (micrométrico: 18 μm) não contrai, mesmo ao ser aquecido até 1350 ºC, enquanto o de titânia (nanométrico: 23 nm) contrai, atingindo seu valor máximo de retração em 950 ºC. Para efeito de comparação, em alguns casos foi usado o pó de alumina AKP53 (nanométrico: 11 nm), o qual, segundo indicou a dilatometria, começa a contrair a partir de 1050 ºC. Em relação à sinterização assistida por campo elétrico desses compósitos, os resultados revelam que a adição de titânia melhora a condutividade elétrica do sistema, possibilitando sua sinterização ultrarrápida em temperaturas (do forno) efetivamente inferiores àquelas praticadas na sinterização convencional. Um dos resultados mais importantes deste estudo é a observação de que a manifestação do efeito flash está condicionada à percolação da fase condutora de titânia, enquanto a percolação da fase de alumina atua em detrimento da densificação do sistema, independentemente da observação ou não do evento flash. Esses e outros resultados são discutidos neste trabalho de forma a estabelecer as correlações cabíveis entre características (micro)estruturais e dinâmica de sinterização desses compósitos sob ação do campo elétrico.