Title

AVALIAÇÃO DA INTERAÇÃO DAS CAMADAS DE CERÂMICAS DE GRADIENTE FUNCIONAL DO SISTEMA AL2O3 – TIO2

EVALUATION OF THE INTERACTION OF FUNCTIONALLY GRADED CERAMIC LAYERS IN THE AL₂O₃ – TIO₂ SYSTEM

Authorship

BERNARDES, MATHEUS FERREIRA; BARROS, RAPHAEL CALDAS DE; SICILIANO, TAINÁ DE OLIVEIRA SANTOS; FRANCISCO, VITÓRIA GIORGIO LOUREIRO; PINTO, WILKER ROCHA DA SILVA; SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA

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DOI

10.5151/2594-5327-41926

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Abstract

Este trabalho investigou cerâmicas à base de alumina (Al₂O₃) com adição de dióxido de titânio (TiO₂), em composições homogêneas (0–2% em massa) e com gradiente funcional (MGFs), visando avaliar sua densificação e microestrutura. As amostras foram compactadas a 110 MPa e sinterizadas a 1400 °C. A densidade teórica foi obtida pela regra das misturas e a densificação determinada por Arquimedes. A microestrutura foi analisada por MEV. A adição de TiO₂ aumentou significativamente a densificação, com a amostra de 2% atingindo 90,23% da densidade teórica. Os MGFs apresentaram bons resultados (67,94–89,85%), com diferenças morfológicas entre camadas. Regiões ricas em TiO₂ mostraram coloração mais escura, sugerindo concentradores de tensão nas interfaces. Conclui-se que o TiO₂ é um aditivo eficaz na sinterização da alumina e que os MGFs representam uma abordagem viável para aplicações que exigem variação gradual de propriedades.

THIS STUDY INVESTIGATED ALUMINA-BASED (AL₂O₃) CERAMICS WITH TITANIUM DIOXIDE (TIO₂) ADDITIONS, IN BOTH HOMOGENEOUS COMPOSITIONS (0–2 WT%) AND FUNCTIONALLY GRADED MATERIALS (FGMS), AIMING TO EVALUATE THEIR DENSIFICATION AND MICROSTRUCTURE. THE SAMPLES WERE COMPACTED AT 110 MPA AND SINTERED AT 1400 °C. THEORETICAL DENSITY WAS CALCULATED USING THE RULE OF MIXTURES, AND DENSIFICATION WAS DETERMINED BY THE ARCHIMEDES METHOD. MICROSTRUCTURE WAS ANALYZED BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM). TIO₂ ADDITION SIGNIFICANTLY IMPROVED DENSIFICATION, WITH THE 2% COMPOSITION REACHING 90.23% OF THEORETICAL DENSITY. FGMS ALSO SHOWED SATISFACTORY RESULTS (67.94–89.85%), WITH MORPHOLOGICAL DIFFERENCES OBSERVED BETWEEN LAYERS. TIO₂-RICH REGIONS EXHIBITED DARKER CONTRAST, SUGGESTING STRESS CONCENTRATORS AT THE INTERFACES. IT IS CONCLUDED THAT TIO₂ ACTS AS AN EFFECTIVE SINTERING AID FOR ALUMINA, AND FGMS ARE A PROMISING APPROACH FOR APPLICATIONS REQUIRING CONTROLLED PROPERTY GRADIENTS.

Keywords

Alumina, TiO₂, cerâmicas de gradiente funcional, sinterização, MEV, densificação.

Alumina, TiO2, functionally graded ceramics, sintering, SEM, densification