Microwave-assisted synthesis and sintering of mullite

Ebadzadeh, Touradj; Sarrafi, M. H.; Salahi, E.

doi:10.1016/j.ceramint.2009.05.013

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“…Microwave radiation for sintering of ceramic components has recently appeared as a newly focused scientific approach [9][10][11][12][13][14][15][16]. Microwave sintering has several advantages such as rapid end volumetric heating, improved production rate, enhancement in densification and grain growth prohibition of ceramics [17][18][19].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Improvement of microstructural properties of 3Y-TZP materials by conventional and non-conventional sintering techniques

Borrell

Salvador

Rayón

et al. 2012

Ceramics International

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Abstract3 mol% Y 2 O 3 -stabilized zirconia nanopowders were fabricated using various sintering techniques; conventional sintering (CS) and non-conventional sintering such as microwave (MW) and pulsed electric current-assisted-sintering (PECS) at 1300 ºC and 1400 ºC. A considerable difference in the densification behaviour between conventional and non-conventional sintered specimens was observed. The MW materials attain a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 2 bulk density 99.4% theoretical density (t.d.) at 1300 ºC, while the CS materials attain only 92.5% t.d. and PECS 98.7% t.d. Detailed microstructural evaluation indicated that a low temperature densification leading to finer grain sizes (135 nm) could be achieved by PECS followed by MW with an average sintered grain size of 188 nm and CS 225 nm. It is believed that the high heating rate and effective particle packing are responsible for the improvements in these properties. *Manuscript Click here to view linked References

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Improvement of microstructural properties of 3Y-TZP materials by conventional and non-conventional sintering techniques

Borrell

Salvador

Rayón

et al. 2012

Ceramics International

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“…A mulita (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) é um dos materiais cerâmicos mais importantes e extensivamente estudados [2], tendo tornado-se nos últimos anos um grande candidato para as cerâmicas avançadas estruturais e funcionais. As razões para esse desenvolvimento são suas excelentes propriedades: baixo coeficiente de expansão térmica, baixa condutividade térmica e grande resistência a fluência.…”

Section: Introductionunclassified

Influência do Y2O3 na sinterização rápida de mulita comercial

2011

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têm tido e continuam tendo um papel significante no desenvolvimento de cerâmicas tradicionais e avançadas [1]. A mulita (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) é um dos materiais cerâmicos mais importantes e extensivamente estudados [2], tendo tornado-se nos últimos anos um grande candidato para as cerâmicas avançadas estruturais e funcionais. As razões para esse desenvolvimento são suas excelentes propriedades: baixo coeficiente de expansão térmica, baixa condutividade térmica e grande resistência a fluência. Outras características muito favoráveis da mulita são a elevada resistência em altas temperaturas e excelente estabilidade em ambientes químicos agressivos [3]. No entanto, a sinterização de pós comerciais de mulita a fim de produzir corpos densos requer elevadas temperaturas (superiores a 1600 o C), em virtude dos baixos coeficientes de difusão do Si 4+ e do Al 3+na rede e contornos de grão do material [4][5][6], o que faz com que pesquisas que visem aumentar a densificação, intensificar a cinética de sinterização e/ou reduzir a temperatura de queima sejam de grande importância para se produzir corpos com elevada resistência e a um custo relativamente menor [7]. Nesse sentido, muito interesse tem sido devotado à análise da influência de aditivos na melhora da sinterabilidade de corpos mulíticos [8][9][10][11]. Os aditivos de sinterização usualmente promovem a formação de fase líquida e diminuição de sua viscosidade durante a queima, aumentando, por conseguinte, a mobilidade dos íons e a difusão no material como um todo. Por outro lado, para se controlar o desenvolvimento microestrutural e se atingir as propriedades desejadas no produto final, parâmetros como a temperatura de sinterização, o tempo de queima e a taxa de aquecimento devem ser controlados e otimizados [12]. Rápidas taxas de aquecimento têm sido reportadas como benéficas para se obter microestruturas refinadas (com pequeno tamanho de grão) e obtenção de elevadas densificações nos corpos cerâmicos [13][14][15][16]. A sinterização rápida baseia-se no uso de elevadas taxas de aquecimento, para que ocorra a passagem rápida através do intervalo de temperaturas onde a difusão superficial controla a coalescência das partículas e prevalece sobre os outros mecanismos de difusão [17]. Na queima rápida objetiva-se aumentar a razão entre a taxa de densificação ResumoA mulita tem se tornado um material forte candidato para uso como cerâmica avançada e funcional. Nesse sentido, muito interesse tem sido devotado no estudo de aditivos de sinterização. Assim, este trabalho tem por objetivo analisar a influência do Y 2 O 3 na queima rápida de mulita comercial. Pó de mulita comercial foi dopado com 0,5, 1,0 e 2,0% de Y 2 O 3 prensado isostaticamente e submetida a ciclos de sinterização rápida a 1600 o C. Foi determinada a densidade dos corpos sinterizados e executada sua análise por difração de raios X e microscopia eletrônica. A sinterização rápida da mulita gera corpos com baixa densidade, enquanto a adição de Y 2 O 3 possibilita atingir elevadas densificações nos corpos mulític...

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“…In addition, the chemical reactions are enhanced and densification processes accelerated by microwave energy [16][17][18][19][20][21][22][23] . The synthesis and sintering of mullite ceramics prepared by microwave-assisted reaction sintering of alumina and silica precursors has also been studied 11,24 . According to these reports, mullitization and densification of Al 2 O 3 + SiO 2 powder compacts were faster when using a microwave furnace in comparison to conventional heating, and the mullitization behavior of a mixture of clay and alumina was completed after 20 min of microwave heating 11 .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…The synthesis and sintering of mullite ceramics prepared by microwave-assisted reaction sintering of alumina and silica precursors has also been studied 11,24 . According to these reports, mullitization and densification of Al 2 O 3 + SiO 2 powder compacts were faster when using a microwave furnace in comparison to conventional heating, and the mullitization behavior of a mixture of clay and alumina was completed after 20 min of microwave heating 11 . However, the above cited researchers used stoichiometric compositions, and the literature offers scanty information about microwave fast sintering of non-stoichiometric compositions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Microstructural changes take place in the kaolinite-alumina system during heating. These transformations are not only influenced by the chemical composition but also by processing conditions, e.g., heating rate, sintering temperature, duration of heating and atmospheric conditions 11 . Rapid heating has been reported to have beneficial effects on the microstructure of ceramics, such as maintaining relatively fine microstructures compared with slow heating for similar densities and higher final densities [12][13][14] .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Microwave sintering of mullite-Al2O3 from kaolin precursor

2014

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In the present work the effect of the microwave hybrid fast sintering of mullite-Al 2 O 3 with nonstoichiometric mullite composition was investigated. Samples were fast sintered using a range of microwave power from 1.2 to 2.1 kW. The mullitization process of the silica-rich composition was faster than that of the alumina-rich composition. Alumina-rich mullite showed higher densities and smaller grain size than alumina-poor mullite. It was concluded that the microwave hybrid sintering of mullite was very sensitive to composition.

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Microwave-assisted synthesis and sintering of mullite

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Improvement of microstructural properties of 3Y-TZP materials by conventional and non-conventional sintering techniques

Improvement of microstructural properties of 3Y-TZP materials by conventional and non-conventional sintering techniques

Influência do Y2O3 na sinterização rápida de mulita comercial

Microwave sintering of mullite-Al2O3 from kaolin precursor

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