Processamento de Cerâmicas II Sinterização Processos especiais

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Ana Vitória Ruth de Figueiredo Lagos
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1 Sinterização Processos especiais 7/11/18

2 Prensagem a quente (HP Hot Pressing) Prensagem isostática a quente (HIP Hot Isostatic Pressing) Sinterização assistida por plasma (SPS Spark Plasma Sintering) Sinterização assistida por microondas (MWS MicroWave Sintering)

5 Prensagem a quente Hot Pressing

6 Prensagem a quente - esquema Materials Research. 2014; 17(3): Henriques, B.*, Soares, D., Teixeira, J.C., Silva, F.S. Hot pressing process - Rahaman

7 Prensagem a quente Hot Pressing quando é utilizada essa técnica? Diagrama esquemático ilustrando o desenvolvimento microestrutural durante a sinterização por prensagem a quente (texturização) - Rahaman

8 Prensagem a quente Hot Pressing (Si 3 N 4, SiC, etc)

9 Prensagem a quente Hot Pressing

10 Prensagem a quente Hot Pressing Exemplo: ~27 MPa

11 Prensagem isostática a quente Hot Isostatic Pressing

12 Prensagem isostática a quente Hot-isostatic pressing equipament - Rahaman quando é utilizada essa técnica? como é a microestrutura do produtos?

13 Fatores que influenciam significantemente no crescimento de grão G m G 0 m Kt m é um expoente que varia de 2 a 4 Crescimento de grão de bronze puro em função do tempo e da temperatura - Fonte: Kingery

14 Competição entre densificação e crescimento de grão Densidade e tamanho de grão de compacto de pó de TiO 2 em função da temperatura de sinterização - Fonte: Rahaman

15 Materiais sinterizados por esse processo: Al 2 O 3, BaTiO 3, Al 2 O 3 - TiC e ZrO 2 Condições em que os mecanismos de densificação tem maior energia que o mecanismo de coalescimento - aquecimento rápido (fast firing) pode ser benéfico para alcançar alta densidade com pequeno tamanho de grão

16 Sinterização rápida SPS MWS

Sinterização rápida Sinterização por Microondas O que são Microondas Microondas são ondas eletromagnéticas com faixa de frequência no espectro de energia de 0,3

17 Sinterização rápida Sinterização por Microondas O que são Microondas Microondas são ondas eletromagnéticas com faixa de frequência no espectro de energia de 0,3 a 300 GHz, correspondendo ao intervalo de comprimento de onda de 1 m a 1 mm. 01/11/ Ano: 49 - Edição Nº: Ciência e Tecnologia - Instituto de Química

18 Sinterização rápida Sinterização por Microondas a partir de 1970 grande interesse no uso de microondas para aquecimento e sinterização aquecimento completamente diferente do convencional com resistência elétrica calor gerado internamente pela interação de microondas com átomos, íons e moléculas do material

19 Sinterização por Micro-Ondas Padrões de aquecimento em forno convencionais e de micro-ondas - Rahaman MO aquecimento volumétrico Qual seria a grande vantagem? Estudar melhor as interações microondas x materiais

20 Sinterização rápida Sinterização por Microondas velocidade de aquecimento da ordem de 1000ºC/min pode ser alcançada menores temperatura de sinterização controle da sinterização mais complicado que a convencional mudanças nas propriedades dos materiais com a temperatura (permissividade, constante dielétrica, etc)

21 Sinterização por Micro-Ondas Constante dielétrica versus temperatura (frequência de 8-10 GHz) - Rahaman

22 Relação MATERIAIS/ MICROONDAS. MICROONDAS interagem com alguns materiais (propriedades elétricas e magnéticas) produzem aquecimento Diagrama esquemático ilustrativo da interação de microondas com materiais - Rahaman

23 Sinterização por Microondas Esquema da disposição das amostras, termopares e suscptores no interior de um forno de microondas (49). Configuração experimental para processo de aquecimento assistido por microondas (69)

24 Sinterização por Microondas

25 Densidade vs temperatura para uma alumina dopada com 200 ppm de MgO sinterizada por microondas e convencional - Rahaman Sinterização processos especiais Comparação entre sinterização por microondas e convencional

26 Comparação entre sinterização por microondas e convencional Velocidade de densificação versus temperatura para sinterização de Al 2 O 3 dopada com MgO por aquecimento convencional e por microondas

Comparação entre sinterização por microondas e convencional comportamento da densificação para sinterização por microondas e convencional Micrografias obtidas MEV do

27 Comparação entre sinterização por microondas e convencional comportamento da densificação para sinterização por microondas e convencional Micrografias obtidas MEV do compósito Y 2 O 3 - MgO sinterizado a 1300 C, por 30 minutos, por microondas (a) e convencional (b). Tamanho médio de grão ~ 200 nm, sem poros Grãos muito maiores e com grandes poros

28 Comparação entre sinterização por microondas e convencional FORNO CONVENCIONAL FORNO MICROONDAS MEV de varistores ZnO-CuO-

31 Sinterização assistida por plasma - Spark Plasma Sintering

32 Spark Plasma Sintering aquecimento via plasma altíssimas velocidades de sinterização podem ser alcançadas velocidade de aquecimento da ordem de 1500ºC/min pode ser alcançada Qual seria a grande vantagem?

33 Sinterização por Spark Plasma Sintering Esquema do sistema de sinterização por plasma Spark Plasma Sintering

35 Sinterização por Spark Plasma Sintering Crescimento de grão vx densidade para alumina dopada com 200 ppm de MgO sinterizada por: convencional, rápida e prensagem a quente - Rahaman

36 F I M

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