Título

UM ESTUDO DE ANÁLISE DE IMAGENS SOBRE MICROESTRUTURAS DE CERÂMICAS VARISTORAS CORRELACIONADAS AO SEU DESEMPENHO ELETROTÉRMICO

AN IMAGE ANALYSIS STUDY ON VARISTOR CERAMIC MICROSTRUCTURES CORRELATED TO THEIR ELECTROTHERMAL PERFORMANCES

Autoria

Furtado, José Geraldo de Melo; Dias, Rodrigo; Nóbrega, Maria Cecília de Souza; Serra, Eduardo Torres

DOI

10.5151/2594-5327-0054

Downloads

Baixar Artigo 43 Downloads

Resumo

Varistores são complexos sistemas cerâmicos policristalinos contendo diversos dopantes e suas propriedades elétricas são diretamente dependentes da composição química e das características microestruturais, tais como tamanho de grão, porosidade, maclas e distribuição de fases. O objetivo deste trabalho é avaliar, usando métodos de análise de imagens, as relações entre características microestruturais e o desempenho eletrotérmico das cerâmicas varistoras caracterizadas microestrutural e eletricamente. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia. Parâmetros microestruturais e morfológicos foram obtidos por técnicas de análises de imagens baseadas em filtros apropriados. Métodos de segmentação e binarização foram usados para diferenciar propriedades dos grãos e dos contornos de grão, bem como a presença de fases secundárias, proporcionando a obtenção de informações estruturais e morfológicas. Os resultados obtidos mostram que as cerâmicas varistoras convencionais exibem considerável heterogeneidade e diferentes tipos de condições nos contornos de grão, resultando em menor capacidade de absorção de energia e pior comportamento eletrotérmico do que as cerâmicas varistoras à base de óxido de zinco dopadas com terras-raras.

 

Varistors are very complex polycrystalline ceramic systems containing several dopants and their electrical properties are directly dependent on the chemical composition and on microstructural characteristics, such as grain size, porosity, twins and phase distribution. The aim of this work is to evaluate, using image analysis tools, the relations between microstructural characteristics and electrothermal performance of varistor ceramics. Varistor ceramics were electrical and microstructurally analyzed. The microstructural characterization was made by optical microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy. Microstructural and morphological parameters were obtained by means image analysis techniques based on combinations of classical and appropriate filters. Segmentation and binarization methods were used to differentiate grain and grain boundaries properties, as well phase structures. In this study, image processing and measurements have been developed in order to extract the relevant microstructural parameters on the varistor ceramics. It was developed an appropriate filtering and segmentation method for analysis of varistor ceramics to obtain grain and grain boundaries structural and morphological informations. The obtained results show that conventional metal oxide-based varistor ceramics exhibit considerable heterogeneity and different types of grain boundary conditions, resulting in lower energy absorption capability and worst electrothermal behavior than rare- earth adding zinc oxide-based varistors.

Palavras-chave

Cerâmicas varistoras; Análise de imagens; Microestrutura.

Varistor ceramics; Image analysis; Microstructural characterization.