Processing and characterization of monoclinic-zirconia fibre-matrix interfaces in dense matrix alumina-alumina composites: Processamento e caracterização de interfaces fibra-matriz de zircônia não estabilizada em compósitos alumina-alumina de matriz densa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Blaese, Diego
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/107283
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013.
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spelling Processing and characterization of monoclinic-zirconia fibre-matrix interfaces in dense matrix alumina-alumina composites: Processamento e caracterização de interfaces fibra-matriz de zircônia não estabilizada em compósitos alumina-alumina de matriz densaEngenharia mecânicaMateriais compostosFibrasOxido de zirconioCerâmica (Tecnologia)Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013.Interfaces fibra-matriz tem um papel muito importante no desempenho de compósitos de matriz cerâmica. Sendo a interação entre fibra e matriz for muito forte, o compósito se comportará como uma cerâmica monolítica, e sendo muito fraca, o compósito perderá sua integridade estrutural e suas propriedades interlaminares. Zircônia monoclínica (não-estabilizada) tem mostrado ser uma boa alternativa na produção de interfaces fibra-matriz para compósitos cerâmicos à base de alumina devido à sua baixa interação química durante a sinterização e também devido ao fenômeno de microtrincamento causado pela transformação tetragonal-monoclínica durante o resfriamento. Interfaces porosas à base de zircônia monoclínica, as quais apresentam baixa tenacidade devido à sua porosidade e microtrincamento, haviam sido usadas no passado para criar interfaces com baixa interação entre fibras de safira e matrizes de alumina. Neste sistema, as interfaces se mostraram quimicamente estáveis mesmo acima de 1300 °C. Compósitos tenazes à base de alumina haviam sido fabricados com zircônia monoclínica como interface. Entretanto, a porosidade da matriz era ? 13%, o que dificulta a interpretação dos resultados, pois as propriedades mecânicas do compósito não podem ser claramente atribuídas às propriedades da zircônia monoclínica. Neste trabalho, compósitos-modelo com matriz densa e fibras individuais de alumina foram produzidos. A interface fibra-matriz foi produzida através de recobrimento por dip-coating das fibras em suspensões cerâmicas de zircônia monoclínica. Diferentes tamanhos de partícula foram utilizados no processo de dip-coating com o objetivo de variar a porosidade e assim, as propriedades das interfaces. A tensão de cisalhamento interfacial foi determinada através do teste de pushin nas fibras. O fenômeno de deflexão de trincas foi avaliado através de trincas criadas por indentação Vickers e o fenômeno de pullout das fibras através de observações nas superfícies de fratura. Propriedades como tenacidade à fratura, dureza e módulo de elasticidade da matriz e interface foram avaliadas para determinar os parâmetros de deflexão de trincas propostos por He e Hutchinson.<br>Abstract : Fibre-matrix interface properties play an important role on the performance of ceramic matrix composites. Being the fibre-matrix interaction too strong, the composite will behave such as a monolithic ceramic and being too weak, the composite will lose its structural integrity and its interlaminar properties. Monoclinic (unstabilized) zirconia has shown to be a suitable alternative for the production of fibre-matrix interfaces for alumina ceramic matrix composites due to its low chemical interaction during sintering and due to the microcracking phenomenon caused by the tetragonal-monoclinic transformation during cooling. Porous oxide coatings of monoclinic zirconia, which have low toughness because of their porosity and microcracking, have been used in the past to achieve debonding between sapphire fibres and alumina matrices and were to be chemically stable with sapphire above 1300 °C. Tough alumina matrix composites have been fabricated using monoclinic zirconia as fibres coating. However the matrix porosity was = 13%, which makes it difficult to interpret the results, because the toughness cannot be unambiguously attributed to the properties of the unstabilized zirconia interfaces. In this work, model composites with dense alumina matrix and single alumina fibres were fabricated. The fibre-matrix interface was produced via dip-coating single fibres in monoclinic zirconia suspensions. Different particle sizes were used for the dip-coating in order to vary the coating porosity. The interfacial sliding stress was determined via a modified fibre pushin test. The crack deflection behaviour was analysed from cracks created via Vickers indentations and the fibre pullout via surface fracture observations. Properties such as fracture toughness, hardness and elastic modulus for the interface and matrix were also evaluated in order to determine the crack deflection parameters established by He and Hutchinson.Fredel, Márcio CelsoHotza, DachamirUniversidade Federal de Santa CatarinaBlaese, Diego2013-12-05T23:42:12Z2013-12-05T23:42:12Z2013info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis90 p.| il., grafs., tabs.application/pdf318449https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/107283porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2014-01-12T02:03:31Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/107283Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732014-01-12T02:03:31Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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