Interfaces fracas em compósitos de matriz cerâmica de alumina/alumina

Abstract

RESUMOO uso de cerâmicas estruturais é limitado por sua fratura frágil. Compósitos de matriz cerâmica (CMCs) são materiais que possuem reforços estruturais que atuam aumentando a energia necessária para que o material se frature. O presente artigo apresenta uma alternativa para a produção de CMCs em que matriz e fibras são constituídas de alumina. Os mecanismos responsáveis pelo aumento da tenacidade ocorrem devido a uma interfase porosa entre matriz e fibras.Palavras chaves: Compósitos de matriz cerâmica, interface fibra-matriz, ponteamento de trincas. Weak interfaces in alumina/alumina CMCs ABSTRACTThe use of structural ceramics is limited by their brittle fracture behavior. Ceramic matrix composites (CMCs) are materials with structural reinforcements which increase the necessary energy to fracture the material. This paper presents an alternative to produce CMCs possessing matrix and fibers that are made with alumina. The toughening mechanisms occur due to the existence of a porous interface between the matrix and the fibers.Keywords: Ceramic matrix composites, fiber-matrix interface, crack bridging. INTRODUÇÃOCompósitos de matriz cerâmica reforçados por fibras são materiais desenvolvidos para contornar a fragilidade e a baixa confiabilidade das cerâmicas monolíticas. As fibras conferem uma maior tolerância ao dano, tornando esses compósitos aptos a aplicações extremas em que sejam requisitadas altas temperaturas de operação, baixa densidade, resistência à corrosão e tolerância adequada ao dano [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10].A natureza da interação entre matriz e fibras é fundamental para os mecanismos de tenacificação responsáveis pelo aumento na resistência mecânica dos CMCs. Interfaces fortes tornam as fibras susceptíveis à propagação das trincas durante a fratura da matriz. Interfaces fracas favorecem a integridade das fibras. Portanto, os compósitos mantêm alguma resistência mecânica mesmo com a fratura da matriz, graças aos mecanismos de tenacificação como deflexão da trinca (crack deflection) e arrancamento (pull out) da fibra.O objetivo do presente artigo é testar a eficiência de uma alternativa para a produção de CMCs alumina/alumina, na qual a porosidade próxima as fibras seja responsável por garantir uma interface fraca capaz de permitir a ocorrência dos mecanismos de tenacificação. CONSIDERAÇÕES TEÓRICASA tenacidade nos materiais cerâmicos é afetada pela microestrutura e pelo caminho que a trinca se propaga pelo material. O caminho de propagação das trincas determina a superfície de fratura gerada, que influência a energia absorvida durante a fratura. Para um material de mesma composição e livre de defeitos, monocristais e vidros possuem uma tenacidade à fratura menor quando comparados aos policristais. Isso pode ser explicado pela maior área de superfície criada na fratura intergranular nos materiais policristalinos [11].O mecanismo de deflexão de trincas, apesar de não contribuir significativamente para o resultado quantitativo da absorção de energia durante a fratura, permite que as estruturas ...

Avaliação das propriedades mecânicas e morfológicas de compósitos de PEAD com pó de Pinus taeda e alumina calcinada

“…As Tabelas 3 e 4 apresentam as formulações de compósitos desenvolvidas. As amostras foram secas em estufa por 24 horas, a 80 °C e processadas em extrusora duplarrosca marca MH Equipamentos L/D 32, com rosca Em materiais compósitos são empregados polímeros, cerâmicas e metais como matriz e utilizam-se fibras/pós vegetais ou minerais, como fase dispersa [5][6][7][8] . Quando os polímeros são utilizados como matriz os mais usuais são o polietileno de baixa e alta densidade (PEBD e PEAD), o polipropileno (PP), o policloreto de vinila (PVC), o poliestireno (PS), o acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) e o nylon (PA) [9,10] .…”