A comparative study between alumina-tetragonal zirconia composites and alumina - niobia ceramics for structural applications / Estudo comparativo de compósitos alumina-zircônia tetragonal e de cerâmicas de alumina aditivada com nióbia para aplicações estruturais

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da adição de partículas de Zircônia na estrutura de uma composição de Alumina Nióbia em estudo pelo Projeto Marimba, assim como analisar a respectiva influência nas propriedades mecânicas do material para que possa ser utilizado em aplicações estruturais. Foram utilizados quatro tipos de Zircônia: Zircônia Tetragonal Policristalina (TZP) nanométrica e estabilizada com Ítria; Zircônia monoclínica nanométrica; Zircônia monoclínica submicrométrica (SC15); e Zircônia monoclínica micrométrica (SC30). Nas composições onde foram utilizadas estruturas monoclínicas nanométricas, as Zircônias foram calcinadas por 3 h na temperatura de 1300 °C com 15 % ou 20 % em massa de Nióbia para fins de estabilização na fase tetragonal. Estas Zircônias foram adicionadas em porcentagens diferentes nas cerâmicas de Alumina e sinterizadas via fase vítrea, em duas temperaturas escolhidas: - 1250 °C: quatro composições com adição de 18 % em massa de Zircônia, sendo uma com Zircônia TZP e três com Zircônia monoclínica nanométrica; - 1450 °C: seis composições com adições de 7 e 14 % em massa de Zircônia, sendo duas com Zircônia TZP, duas com Zircônia monoclínica SC15 e duas com Zircônia monoclínica SC30. Foram feitas análises de distribuição e tamanho de partículas e microscopia eletrônica de varredura das misturas dos pós. As cerâmicas sinterizadas foram caracterizadas quanto à massa específica, retração térmica linear, difração de raios X para determinação das fases cristalinas presentes, microscopia eletrônica de varredura para estudo da morfologia das superfícies, microdureza superficial, tenacidade à fratura, ensaios de flexão em quatro pontos e análise estatística de Weibull. Apesar da análise das curvas de dilatação térmica linear apontar para uma sinterização em 1250 °C, os resultados indicam que esta temperatura não foi adequada, devido à alta porosidade das cerâmicas sinterizadas. As cerâmicas sinterizadas em 1450oC,com adição de zircônia monoclínica (SC15 e SC30) mostraram uma diminuição das propriedades mecânicas. Já as cerâmicas compostas de alumina zircônia TZP apresentaram uma resistência mecânica comparável à de alumina nióbia, e embora com valores baixos de tenacidade à fratura, apresentou valores altos para o modulo de Weibull e para a dureza, mostrando um bom potencial para aplicação como material estrutural em especial blindagem balística.

ASSUNTO(S)

niobium oxides propriedades mecânicas zirconium oxides óxidos de zircônio space engineering and technology óxidos de nióbio alumina mechanical properties engenharia e tecnologia espacial zircônia estabilizada com ítria óxido de alumínio yttria-stabilized zirconia

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