Comportamento de compósitos ZrO2 / Al2O3 usando os processos de flash sintering e sinterização convencional

• Autor(a) principal: Ojaimi, Christiane Lago
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-27012020-120120/
• topic: Flash sintering; Conventional sintering; Electric field assisted sintering; Flash sintering; Sinterização assistida por campo elétrico; Sinterização convencional; Sinterização em duas etapas; Two-step sintering; Zirconia-alumina; Zircônia-alumina

Um dos desafios enfrentados pelos pesquisadores em relação à sinterização de um material cerâmico é alcançar a alta densificação com tamanho de grão reduzido. Dessa forma, diversas técnicas não convencionais vêm se destacando. Entre essas técnicas, tem-se a flash sintering, em que um campo elétrico é aplicado até que ocorra a passagem da corrente elétrica, ao mesmo tempo em que o material é aquecido em forno convencional. A passagem da corrente elétrica provoca retração linear do material e é acompanhada de uma densificação instantânea (evento flash). Nesse contexto, o objetivo principal deste trabalho foi comparar a flash sintering com técnicas convencionais já consolidadas, visando entender a influência dos parâmetros da flash sintering no sistema ZrO2/Al2O3. Para tal, pós cerâmicos de ZrO2, Al2O3, e ZrO2 contendo 5, 25, 50, 75, 95 %vol de Al2O3 foram processados e sinterizados por diferentes técnicas: sinterização convencional em uma e duas etapas, e flash sintering. Os parâmetros envolvidos na flash sintering foram campo elétrico e corrente elétrica, em uma sinterização dinâmica. Os parâmetros foram alterados conforme a composição, e a permanência da corrente elétrica foi de 60 segundos. No processo convencional em uma etapa, a temperatura de 1550 °C/2 h foi utilizada. Na sinterização em duas etapas, curvas de sinterização foram avaliadas com o objetivo de alcançar a melhor relação densidade/tamanho de grão. Desta forma, as caracterizações físicas (densidade aparente e difração de raios X), microestruturais (medida de tamanho de grão) e elétricas (energia de ativação e condutividade do grão e contorno de grão) das diferentes composições foram avaliadas e comparadas entre as sinterizações utilizadas. De maneira geral, a flash sintering foi influenciada pela fase ZrO2 e o evento flash ocorreu nas composições com até 25 %vol de ZrO2. A condutividade, dos corpos de prova, após a flash sintering apresentou-se diferente do encontrado na literatura. Em todas as três técnicas de sinterização, densidades relativas superiores a 95 % foram alcançadas. A sinterização em duas etapas promoveu uma redução de mais de 40 % no tamanho de grão em relação à sinterização em uma etapa. Por outro lado, o tempo de sinterização foi reduzido em 95 % na flash sintering em relação às sinterizações convencionais.