ISSN 2594-5327
51º Congresso anual — Vol. 51 , num. 1 (1996)
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Resumo
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.
Palavras-chave
Nitreto de Silício, Sinterização sob Pressão, Propriedades Mecânicas
Nitreto de Silício, Sinterização sob Pressão, Propriedades Mecânicas
Como citar
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: 51º Congresso anual,
Porto Alegre, Brasil,
1996.
ISSN: 2594-5327, DOI 10.5151/2594-5327-51v5-39-56
