Title

ANÁLISE MICROESTRUTURAL DE COMPÓSITOS SIC-SI SINTERIZADOS VIA SPS

MICROSTRUCTURAL ANALYSIS OF SIC-SI COMPOSITES SINTERED VIA SPS

Authorship

TOLEDO, CAMILLA JUNCAL; AZEVEDO, ARY MACHADO DE; SOARES, JOANA BATISTA; FORTINI, JEREMIAS ISMAEL NUNES; PEREIRA, ALTAIR SÓRIA; LIMA, EDUARDO DE SOUSA

TOLEDO, CAMILLA JUNCAL

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AZEVEDO, ARY MACHADO DE

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SOARES, JOANA BATISTA

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FORTINI, JEREMIAS ISMAEL NUNES

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PEREIRA, ALTAIR SÓRIA

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LIMA, EDUARDO DE SOUSA

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DOI

10.5151/2594-5327-42740

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Abstract

Este artigo analisa a influência da adição de 5% e 25% de silício à microestrutura de compósitos SiC-Si sinterizados via Spark Plasma Sintering (SPS). Os pós de SiC e Si foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise de tamanho de partícula e difração de raios X (DRX), evidenciando morfologia irregular para o Si, com tamanho médio de partículas de 17 µm, e distribuição micrométrica para o SiC que corresponde ao tamanho médio de partícula de 0,9 µm. As misturas foram preparadas e sinterizadas a 1500 °C e 1700 °C e feita análise microestrutural por MEV em diferentes ampliações. Os resultados mostraram que para 5% de Si a 1700 °C, a microestrutura se apresentou mais homogênea e com diminuição da porosidade, o que evidencia uma melhor união entre as partículas. Para 25% de Si, foi observado maior presença de fase líquida e microestrutura mais heterogênea. Fica evidente que o aumento da temperatura favoreceu a densificação em ambos os casos, porém o excesso de silício comprometeu a uniformidade microestrutural. A proposta desta pesquisa é oferecer respostas que ainda não haviam sido exploradas por outros estudos sobre o compósito SiC-Si e ampliar as possibilidades de uso desses materiais em setores estratégicos e tecnológicos.

THIS PAPER ANALYZES THE INFLUENCE OF THE ADDITION OF 5% AND 25% SILICON ON THE MICROSTRUCTURE OF SIC-SI COMPOSITES SINTERED VIA SPARK PLASMA SINTERING (SPS). THE SIC AND SI POWDERS WERE CHARACTERIZED BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM), PARTICLE SIZE ANALYSIS AND X-RAY DIFFRACTION (XRD), EVIDENCING IRREGULAR MORPHOLOGY FOR SI, WITH AN AVERAGE PARTICLE SIZE OF 17 µM, AND MICROMETRIC DISTRIBUTION FOR SIC THAT CORRESPONDS TO AN AVERAGE PARTICLE SIZE OF 0.9 µM. THE MIXTURES WERE PREPARED AND SINTERED AT 1500°C AND 1700°C AND MICROSTRUCTURAL ANALYSIS WAS PERFORMED BY SEM AT DIFFERENT MAGNIFICATIONS. THE RESULTS SHOWED THAT FOR 5% SI AT 1700°C, THE MICROSTRUCTURE WAS MORE HOMOGENEOUS AND WITH DECREASED POROSITY, WHICH EVIDENCED A BETTER BONDING BETWEEN THE PARTICLES. FOR 25% SI, A GREATER PRESENCE OF LIQUID PHASE AND A MORE HETEROGENEOUS MICROSTRUCTURE WERE OBSERVED. IT IS CLEAR THAT THE INCREASE IN TEMPERATURE FAVORED DENSIFICATION IN BOTH CASES, BUT THE EXCESS SILICON COMPROMISED THE MICROSTRUCTURAL UNIFORMITY. THE PURPOSE OF THIS RESEARCH IS TO PROVIDE ANSWERS THAT HAVE NOT YET BEEN EXPLORED BY OTHER STUDIES ON THE SIC-SI COMPOSITE AND TO EXPAND THE POSSIBILITIES OF USING THESE MATERIALS IN STRATEGIC AND TECHNOLOGICAL SECTORS.

Keywords

Silício, Carbeto de Silício, Spark Plasma Sintering, Microestrutura

Silicon, Silicon Carbide, Spark Plasma Sintering, Microstructure