Title

Caracterização de insertos balísticos de SiC–Si sinterizados por Spark Plasma sintering (SPS)

Characterization of SiC–Si ballistic inserts sintered by Spark Plasma sintering (SPS)

Authorship

ROBERT, RENÉ BERTOLINI; TOLEDO, CAMILLA JUNCAL; FORTINI, JEREMIAS ISMAEL NUNES; PEREIRA, ALTAIR SÓRIA; LIMA, EDUARDO DE SOUSA

ROBERT, RENÉ BERTOLINI

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TOLEDO, CAMILLA JUNCAL

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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

10.5151/2594-5327-43020

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Abstract

Este trabalho teve como objetivo caracterizar insertos balísticos à base de carbeto de silício (SiC) sinterizados por Spark Plasma Sintering (SPS), com adição de 5% em volume de silício metálico e temperatura de sinterização de 1900 °C. As amostras foram caracterizadas pelos métodos de Arquimedes, dureza Vickers, DRX, MEV e EDS. Os resultados indicaram densidade aparente de aproximadamente 2,80 g/cm³, densidade relativa de 88,7% e porosidade aparente de 3,6%. A dureza Vickers variou entre 12 e 14 GPa (sob cargas de 0,2; 0,5 e 1 kgf), valores compatíveis com cerâmicas balísticas convencionais. As análises estruturais indicaram a predominância da fase de carbeto de silício, com presença residual de silício metálico distribuído na matriz, contribuindo para a consolidação do material durante a sinterização. Os resultados demonstram que o processamento por SPS constitui uma rota promissora para a obtenção de cerâmicas de SiC com elevada dureza e menor densidade, com potencial aplicação em insertos balísticos.

This study aimed to characterize ballistic inserts based on silicon carbide (SiC) sintered by Spark Plasma Sintering (SPS), with the addition of 5 vol.% metallic silicon and a sintering temperature of 1900 °C. The samples were characterized using the Archimedes method, Vickers hardness, XRD, SEM and EDS. The results indicated an apparent density of approximately 2.80 g/cm³, a relative density of 88.7%, and an apparent porosity of 3.6%. Vickers hardness ranged from 12 to 14 GPa (under loads of 0.2, 0.5, and 1 kgf), values consistent with conventional ballistic ceramics. Structural analyses indicated the predominance of the silicon carbide phase, with residual metallic silicon distributed throughout the matrix, contributing to material consolidation during sintering. The results demonstrate that SPS processing represents a promising route for producing SiC ceramics with high hardness and lower density, with potential application in ballistic inserts.

Keywords

Carbeto de silício, Spark Plasma Sintering, Cerâmica balística, Sinterização

Silicon carbide, Spark Plasma Sintering, Ballistic ceramics, Sintering