ISSN 2594-5327
51th Congresso anual — Vol. 51 , num. 1 (1996)
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Abstract
Nitreto de silício, Si₃N₄, é uma cerâmica com excelentes características para aplicações estruturais, tais como alta resistência mecânica, boa tenacidade e baixo coeficiente de expansão térmica. Devido à natureza covalente deste material uma alta densificação só pode ser alcançada com a ajuda de aditivos, comumente Al₂O₃, MgO e SiO₂, promovendo a sinterização por fase líquida. A temperatura de sinterização de Si₃N₄ em condições “normais”, sob pressão de 1 atm. de nitrogênio é limitada em 1800 ºC. Acima desta temperatura inicia-se a decomposição do Si₃N₄ em seus elementos. Aumentando a pressão atmosférica do nitrogênio até 10 - 20 MPa, temperaturas até 2000 ºC podem ser empregadas. Essa sinterização sob pressão facilita a densificação e permite o emprego de óxidos mais refratários, como o Y₂O₃ e os óxidos de terras raras. Neste trabalho reportamos o emprego de uma mistura de um concentrado misto de óxidos de terras raras/SiO₂ em comparação com uma mistura de Y₂O₃/SiO₂ como aditivos na sinterização de Si₃N₄, sob pressão de 10 MPa de nitrogênio a 1900 ºC, 30 min e 2000 ºC, 6 horas. São comparadas as propriedades mecânicas, composição de fase e densificação das amostras. Todas as amostras apresentaram uma densificação acima de 99.5 % da densidade teórica. As amostras sinterizadas a 1900 ºC, 30 min. exibiram resistências entre 650 e 850 MPa, em média, dureza Vickers HV10 1100 e tenacidades em torno de 7.25 MPa√m, independentemente dos aditivos usados. Já as sinterizadas a 2000 ºC, 6 h, exibiram resistências entre 400 e 530 MPa, dureza Vickers HV10 1250 e tenacidades entre 3,5 e 5,83 MPa√m. Analisando a microestrutura, observamos um significativo crescimento de grão, com tamanho bimodal, em maiores temperaturas, com o aumento da temperatura e tempo de sinterização. Essas observações refletem na variação das propriedades mecânicas descritas.
Nitreto de silício, Si₃N₄, é uma cerâmica com excelentes características para aplicações estruturais, tais como alta resistência mecânica, boa tenacidade e baixo coeficiente de expansão térmica. Devido à natureza covalente deste material uma alta densificação só pode ser alcançada com a ajuda de aditivos, comumente Al₂O₃, MgO e SiO₂, promovendo a sinterização por fase líquida. A temperatura de sinterização de Si₃N₄ em condições “normais”, sob pressão de 1 atm. de nitrogênio é limitada em 1800 ºC. Acima desta temperatura inicia-se a decomposição do Si₃N₄ em seus elementos. Aumentando a pressão atmosférica do nitrogênio até 10 - 20 MPa, temperaturas até 2000 ºC podem ser empregadas. Essa sinterização sob pressão facilita a densificação e permite o emprego de óxidos mais refratários, como o Y₂O₃ e os óxidos de terras raras. Neste trabalho reportamos o emprego de uma mistura de um concentrado misto de óxidos de terras raras/SiO₂ em comparação com uma mistura de Y₂O₃/SiO₂ como aditivos na sinterização de Si₃N₄, sob pressão de 10 MPa de nitrogênio a 1900 ºC, 30 min e 2000 ºC, 6 horas. São comparadas as propriedades mecânicas, composição de fase e densificação das amostras. Todas as amostras apresentaram uma densificação acima de 99.5 % da densidade teórica. As amostras sinterizadas a 1900 ºC, 30 min. exibiram resistências entre 650 e 850 MPa, em média, dureza Vickers HV10 1100 e tenacidades em torno de 7.25 MPa√m, independentemente dos aditivos usados. Já as sinterizadas a 2000 ºC, 6 h, exibiram resistências entre 400 e 530 MPa, dureza Vickers HV10 1250 e tenacidades entre 3,5 e 5,83 MPa√m. Analisando a microestrutura, observamos um significativo crescimento de grão, com tamanho bimodal, em maiores temperaturas, com o aumento da temperatura e tempo de sinterização. Essas observações refletem na variação das propriedades mecânicas descritas.
Keywords
Nitreto de Silício, Sinterização sob Pressão, Propriedades Mecânicas
Nitreto de Silício, Sinterização sob Pressão, Propriedades Mecânicas
How to cite
Strecker, Kurt; Hoffmann, Michael Johannes; Ribeiro, Sebastião; Junior, Fernando Vernilli.
Sinterização sob pressão de N₂ e propriedades mecânicas de Si₃N₄ com concentrado misto de óxidos de ítrio e terras raras,
p. 2990-3007.
In: 51th Congresso anual,
Porto Alegre, Brasil,
1996.
ISSN: 2594-5327, DOI 10.5151/2594-5327-51v5-39-56
