Resistência a oxidação de cerâmicas de carbeto de silício sinterizadas por fase líquida

Abstract

RESUMONeste trabalho foram preparados materiais cerâmicos a base de carbeto de silício, sinterizados com a adição de AlN-Y 2 O 3 . Quatro composições foram obtidas, variando-se as quantidades e composições dos aditivos. Ensaios de oxidação foram realizados em temperaturas variadas (1200, 1300 e 1400 o C), fixando o tempo de exposição em 120 horas. Os resultados foram relacionados com a densificação e composição das amostras. A partir dos resultados do ganho de massa em função da área superficial, obtiveram-se os valores do coeficiente de crescimento parabólico da taxa de oxidação (k p ). Dos resultados obtidos, observou-se que as composições apresentam um comportamento parabólico da taxa de oxidação, em todas as composições estudadas. Observou-se, ainda, um aumento efetivo da oxidação em função do grau de porosidade em algumas amostras. Por outro lado, a estequiometria utilizada na composição dos aditivos influenciou os resultados. Aditivos com maior teor de Y 2 O 3 em relação ao teor de AlN apresentaram melhores resultados com menores taxas de oxidação. Palavras-chave:Materiais cerâmicos, SiC, oxidação. Oxidation resistance of a liquid phase-sintered silicon carbide ABSTRACTIn this work, silicon carbide ceramics were developed by liquid phase sintering using AlN-Y 2 O 3 as additive. Four compositions were obtained using -SiC powders and different stoichiometry and contents of AlN-Y 2 O 3 . Oxidation tests were performed at different temperatures (1200, 1300 e 1400 o C), maintaining the exposure time in 120 horas. The results were correlated with densification and sample compositions. Based on the weight gain as function of surface area, the oxidation coefficient for parabolic growth (k p ) were determined. Starting to the results obtained, it was observed that the compositions presented parabolic behavior of oxidation in both compositions studied. An effective increasing of the oxidation as function of the porosity was observed. On the other hand, the stoichiometry used in the additive composition contributed in the results. Additives with high Y 2 O 3 -content presented better results with lower oxidation rates. Keywords: Ceramic materials, SiC, oxidation INTRODUÇÃOO carbeto de silício é um material cerâmico sintético que apresenta densidade relativamente baixa, alta dureza, elevada estabilidade térmica e boa condutividade térmica, resultando em boa resistência ao desgaste e ao choque térmico. Devido a essas propriedades, materiais a base de carbeto de silício são amplamente utilizadas como abrasivos e refratários. Normalmente, o SiC é sinterizado via fase sólida com pequenas adições de carbono e boro ou alumínio e seus compostos como por exemplo B 4 C, Al 4 C, AlN. [1][2][3]. Estes tipos de aditivos têm a desvantagem de que em pequenas quantidades, em torno de 1 a 2% em peso, dificultam a preparação de misturas homogêneas e densificação. Um método alternativo à sinterização no estado sólido foi iniciado nos anos 80 por Omori e Takei [4], que sinterizaram SiC a altas densidades relativas, via fase líquida, usa...

Resistência ao choque térmico de carbeto de silício sinterizado via fase líquida

“…Apesar de apresentarem maior perda de massa, as amostras com maior concentração de Al 2 O 3 (1:3 e 1:4) em geral, apresentam os melhores resultados em termos de densificação, contribuindo para um melhor desempenho do material sinterizado. De acordo com estudos baseados no tipo de aditivo utilizado 45,115 e na variação da proporção entre os mesmos 37,123 São encontradas algumas teorias para explicar a existência de diversos politipos do SiC, levando em consideração algumas questões como: as relações estruturais e os fatores que controlam a formação ou a estabilidade de um determinado politipo como impurezas, pressão ou temperatura 25,116 . Até 1700 °C não há muita transformação de fase, porém, acima desta temperatura, a transformação de fase β para α ocorre de maneira mais significativa 40,45 .…”