Cerâmicas à base de SiC: Al2O3:Y2O3 com adição de polímeros precursores

Abstract

intRoduÇÃo O SiC é utilizado como material estrutural devido à boa combinação de suas propriedades, como altas resistências ao desgaste, ao choque térmico e à oxidação. Este material é utilizado como refratário, mobília de fornos para indústrias de porcelanas, pós abrasivos e componentes para indústria automotiva [1,2]. A combinação das propriedades do SiC é determinada pelo forte caráter covalente (até 88%) das ligações químicas entre silício e os átomos de carbono, o que dificulta sua densificação [3]. Uma maneira de contornar este problema é a utilização de aditivos de sinterização, obtendose SiC com altas densidades, por sinterização via fase líquida [4,5]. Neste processo um ou mais compostos da mistura de pós tem ponto de fusão inferior ao ponto de fusão da mistura base. Os aditivos de sinterização fundem formando fase líquida que molha a fase sólida acarretando um aumento na Resumo O carbeto de silício (SiC) é utilizado como material estrutural devido à boa combinação de propriedades, como altas resistências ao desgaste, ao choque térmico e à oxidação. Cerâmicas à base de SiC foram obtidas com aditivos poliméricos polimetilhidrogenossiloxano, polimetilhidrogenossiloxano com D 4 V i e, como aditivos de sinterização, alumina (Al 2 O 3 , 4% em peso) e ítria (Y 2 O 3 , 4% em peso). Após obtenção das composições, foi feita cura, pirólise (500 ºC e 900 ºC/1 h) e sinterização dos materiais compactados (1850 ºC e 1950 ºC/1 h, sob Ar). A maior densidade obtida foi 3,0 g/cm 3 para as amostras pirolisadas a 900 ºC/1 h e sinterizadas a 1950 ºC/1 h. Foram avaliados os efeitos dos aditivos poliméricos na microestrutura e na dureza das cerâmicas. A obtenção de compósitos cerâmicos utilizando pequenas adições de polímeros precursores cerâmicos mostrou-se viável para materiais à base de SiC, apesar da alta perda de massa. É uma rota simples de conformação, com grande potencial para a fabricação de peças com geometria complexa. Palavras-chave: SiC, polissiloxano, microestrutura, dureza. AbstractSiC structural materials present good properties such as high resistance to wear and to oxidation and high thermal shock resistance. Al 2 O 3 (4wt.%), Y 2 O 3 (4wt.%), polymetylhydrogensiloxane and polymetylhydrogensiloxane with D 4 V i were the sintering aids for SiC. The processing procedures were material cure, pyrolysis (500 ºC and 900 ºC/1 h) and sintering (1850 ºC and 1950 ºC/1 h, Ar). Silicon carbide based ceramics with polymer sintering aids achieved 3.0 g/cm 3 density after pyrolysis at 900 ºC/1 h and sintering at 1950 ºC/1 h. The effects of the addition of precursor polymers on microstructure and hardness of silicon carbide ceramics were studied. The preparation of ceramic composites using small amounts of precursor polymers shows a suitable process for SiC-based ceramics, even with high mass loss. It is a simple forming route, with high potential for the fabrication of complex shape pieces.

Sinterização de SiC via fase líquida usando mistura de La2O3 e Al2O3 - microestrutura e propriedades mecânicas

“…O carbeto de silício, SiC, é uma substância inorgânica de baixa massa específica (3,21 g/cm 3 ) e apresenta duas fases cristalinas principais, a SiC beta, estável até aproximadamente 2000 o C e a SiC alfa, estável até aproximadamente 2700 o C, temperatura acima da qual o SiC decompõe-se em silício e carbono (BLOOR;BROOK;FLEMINGS, 1994;DRESSLER;RIEDEL, 1997;FREVEL;PETERSEN;SAHA, 1992;IZHEVSKYI et al 2000ª;ZHOU et al 2002). As cerâmicas de SiC possuem excelentes propriedades, inclusive em temperaturas elevadas, que levam às aplicações tão nobres como: válvulas para escape de gases de combustão, vedantes, pistões e câmaras de combustão, balística, elementos de aquecimento, semicondutores (BLOOR;BROOK;FLEMINGS, 1994;GODOY, 2008;DATTA;BANDYOPADHYAY;CHAUDHURI, 2002;DRESSLER;RIEDEL, 1997;NEGITA, 1986;ZHOU et al 2002).…”

“…Para a sinterização via fase líquida existe desvantagem no uso de quaisquer óxidos, pois com o aquecimento podem ocorrer reações entre estes e o SiC, provocando a formação de compostos voláteis e conseqüentemente perdas de massa (GODOY, 2008;FREVEL;PETERSEN;SAHA, 1992;HUE et al 1997;OSTROWSKI et al 1998 , 1999;HUE et al 1997;IZHEVSKYI et al 2000b;MULLA;KRSTIC, 1991), como pode ser observado nas equações a seguir (reações que ocorrem a 1727ºC).…”