FluÃncia de nitreto de silÃcio.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1998

RESUMO

Corpos-de-prova de nitreto de silÃcio reforÃado com um concentrado de terras raras (obtido a partir da calcinaÃÃo de um carbonato de terras raras, com alta concentraÃÃo de Ãtrio) e nitreto de alumÃnio foram prensados isostaticamente a frio e sinterizados sem pressÃo assistida em atmosfera de nitrogÃnio. A relaÃÃo entre matriz de nitreto de silÃcio e aditivos foi variada de maneira a serem obtidas quatro composiÃÃes diferentes. Os corpos-de-prova foram ensaiados quanto a sua fluÃncia por compressÃo em atmosfera normal. As taxas de fluÃncia secundÃria foram correlacionadas com a composiÃÃo dos corpos de prova. A anÃlise da composiÃÃo criatalogrÃfica e quÃmica, e a anÃlise de microestrutura das peÃas sinterizadas foram realizadas por meio de difratometria de raios X, microscopia eletrÃnica de transmissÃo e microscopia eletrÃnica de varredura. Uma mudanÃa de fases ocorre apÃs tratamento tÃrmico das amostras. Esta mudanÃa està associada à alteraÃÃo em composiÃÃo das fases intergranulares, provocada pela difusÃo dos elementos que compÃem as terras raras, com a subsequente cristalizaÃÃo das fases vÃtreas remanescentes. A amostra com menor teor de Si3N4 apresentou a fase intergranular cristalina Y2Si2O7 na sinterizaÃÃo, demonstrando a potencialidade do CTR na formaÃÃo desta fase, quando utilizado em quantidade suficiente. As demais composiÃÃes nÃo apresentaram fases intergranulares cristalinas na sinterizaÃÃo, pelo menos ao nÃvel de resoluÃÃo dos difratÃmetros de raios X empregados. Jà apÃs o tratamento tÃrmico, simulando as condiÃÃes a que estariam sujeitas as amostras durante a fluÃncia, a composiÃÃo com menor concentraÃÃo de Si3N4 apresentou a fase intergranular refratÃria Yb2Si2O7, originÃria do concentrado de terras raras, promovendo para esta mistura o maior valor de resistÃncia à fluÃncia, dentre as composiÃÃes analisadas. As imagens por microscopia eletrÃnica de transmissÃo, alÃm de mostrarem os grÃos prismÃticos hexagonais do nitreto de silÃcio, confirmam a presenÃa destas fases intercristalinas distribuÃdas na matriz de forma dispersa, escurecidas em funÃÃo do alto nÃmero atÃmico dos elementos que as compÃem, à base de terras raras. Seria necessÃria a utilizaÃÃo de microscopia eletrÃnica de transmissÃo de alta resoluÃÃo, para possibilitar a visualizaÃÃo de fases vÃtreas intergranulares para essa composiÃÃo. As anÃlises por EDS nas amostras que apresentaram melhor desempenho a temperaturas elevadas (75% de Si3N4) mostraram, nas diversas regiÃes analisadas, concentraÃÃo dos elementos Al, Si, Y e Yb, e concentraÃÃes mÃnimas dos contaminantes Fe e Ca. As amostras com pior desempenho em fluÃncia mostram presenÃa mais acentuada dos referidos contaminantes, reconhecidamente prejudiciais Ãs propriedades mecÃnicas do Si3N4 em temperaturas elevadas. Os valores do expoente de tensÃo (n) prÃximo à unidade nas amostras analisadas indicam que o material se deforma de maneira contÃnua durante a fluÃncia, com tensÃes localizadas atuando como forÃas motrizes para ativaÃÃo do mecanismo de soluÃÃo-reprecipitaÃÃo do Si3N4, controlado pelas taxas das reaÃÃes de soluÃÃo-reprecipitaÃÃo nas interfaces cristal-fase vÃtrea, ou pela taxa de transporte atravÃs da fase intergranular. Os resulatdos experimentais obtidos permitem considerar o concentrado de terras raras em conjunto com AIN como aditivos adequados para preparaÃÃo de peÃas sinterizadas de Si3N4 com resistÃncia sensÃvel à fluÃncia compressiva em atmosfera normal. A fase intergranular formada possui propriedades de resistÃncia mecÃnica, quÃmica e à oxidaÃÃo, potencialmente Ãteis para aplicaÃÃes em temperaturas elevadas.

ASSUNTO(S)

terras raras nitreto de silÃcio transformaÃÃes de fase sinterizaÃÃo propriedades mecÃnicas cerÃmica anÃlise de fluÃncia nÃo-metais

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