| Ano: | 1998 | |||
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| Palavra Chave: | Nitreto de Silício | Propriedades Mecânicas | Sinterização | Corrosão em HC1 |
| Autor: | VERNILLI JÚNIOR, Fernando | |||
| Orientador: | Kurt Strecker | |||
| Banca
Examinadora: |
Alain Laurent M. Robin | José Carlos Bressiani | ||
| Resumo: | O nitreto de silício (Si3N4) é uma cerâmica com excelentes propriedades para aplicações estruturais, tais como alta resistência mecânica, boa tenacidade e fratura e baixo coeficiente de expansão térmica mas, devido à natureza covalente deste material, alta densificação só pode ser atingida através de sinterização por fase líquida. A sinterização sob 1 atm de N2 é limitada a 1800°C, acima desta temperatura inicia-se a decomposição do Si3N4 em seus elementos. Aumentando a pressão de N2 entre 10 e 20 MPa, pode ser empregada temperatura de sinterização até 2000°C. Essa sinterização sob pressão facilita a densificação e permite o emprego d aditivos mais refratários tais como o óxido de ítrio (Y2O3) e os óxidos de terras raras (Yb2O3, Er2O3, etc.). Tendo em vista aplicações estruturais, o comportamento à oxidação das cerâmicas a base de Si3N4 tem sido estudado por muitos pesquisadores, explorando o comportamento em diferentes atmosferas, temperaturas, tempos de exposições e composições dos aditivos de sinterização; porém, a literatura referente ao comportamento à corrosão em soluções aquosas ácidas ou básicas é escassa. Neste trabalho é reportado o emprego de uma mistura de concentrado misto de óxidos de ítrio e terras raras (RE2O3) com SiO2 em comparação com a mistura óxido de ítrio (Y2O3) com SiO2, nas proporções de 14 e 21% em volume, como aditivos de sinterização de Si3N4 sob pressão de 10 MPa de N2 a 1900 e a 2000°C. Foram comparadas as propriedades mecânicas, composição de fases, as microestruturas e o comportamento à corrosão em soluções aquosas de HC1. Todos os materiais atingiram densificação acima de 96% as amostras sinterizadas a 1900°C exibiram resistência entre 650 e 850 MPa, dureza Vickers HV10 de 1360 e tenacidade à fratura em torno de 7,25 MPaÖ m, independente dos aditivos usados. As amostras sinterizadas a 2000°C apresentaram resistências entre 400 e 530 MPa, dureza Vickers HV10 1250 e tenacidade a fratura entre 3,5 e 5,8 MPaÖ m. Analisando as microestruturas, observou-se um significativo crescimento de grão, como também uma morfologia menos acicular, com o aumento da temperatura e tempo de sinterização. Essas mudanças têm reflexo nas propriedades mecânicas descritas. Quanto ao comportamento à corrosão, as cerâmicas aditivadas com Y2O3/SiO2 apresentaram maior resistência ao ataque ácido do que as aditivadas com RE2O3/SiO2, sendo observado uma perda máxima de massa por unidade de área para os testes realizados à 0,1N HC1, as quais variaram de 15 a 40 mg;cm-2 após 360 horas, dependendo do tipo e da quantidade de aditivos. As microestruturas remanescentes exibiram corrosão apenas na fase intergranular das cerâmicas, sendo que os grãos de Si3N4 permaneceram intactos. | |||