Al2O3 REFORÇADO COM NANOPARTÍCULAS DE ZrO2(3%mol Y2O3)
Neste trabalho foi desenvolvido
um compósito à base de Al2
O3
reforçado com
nanopartículas de ZrO2
(Y2
O3
), objetivando
avaliar o efeito do teor de nanopartículas de
ZrO2
(Y2
O3
) nas propriedades mecânicas. Pós de
partida de Al2
O3
foram reforçados com frações,
em peso, de 3%, 5%, 10% e 15%, de ZrO2
(Y2
O3
)
e misturadas em moinho almofariz. Todas as
misturas receberam 5%, em peso, de ligante
polimérico (PVA); e após a adição do ligante, o
material foi compactado uniaxialmente a 50MPa,
em seguida, sinterizados à temperatura de
1600°C por 2h. Os produtos sinterizados foram
caracterizados por difração de raios X (DRX),
microscopia eletrônica de varredura (MEV),
densidade relativa, dureza Vickers, tenacidade
à fratura e resistência a flexão. Os resultados de
difração de raios X indicaram as fases de Al2
O3
e
ZrO2
tetragonal após a sinterização. Além disso,
a densidade a verde de 55% foi predominante
nos compactos; e após sinterização, variou
em função do teor de ZrO2
, alcançando 97%
em composições sinterizadas com 3%p de
nanopartículas de ZrO2
(Y2
O3
). A dureza das
amostras apresentou valores médios de dureza
1670HV, tenacidade à fratura máxima de 3,2
MPa.m1/2, módulo de Weibull variando entre
4,75 a 12,83 e resistência a flexão atingindo
o maior valor de 634MPa na composição com
5%p de ZrO2
, influenciada diretamente pela
presença de nanopartículas de ZrO2
dispersas
uniformemente na matriz de Al2
O3
, que acarreta
em, ao menos, dois mecanismos tenacificantes
principais: transformação de fase tetragonalmonoclínica da zircônia, e tensão residual
compressiva entre as duas fases presentes,
Al2
O3
e ZrO2
tetragonal.
Al2O3 REFORÇADO COM NANOPARTÍCULAS DE ZrO2(3%mol Y2O3)
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DOI: Atena
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Palavras-chave: Composto cerâmico, Al2 O3 -ZrO2 (Y2 O3 ) e propriedades mecânicas.
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Keywords: Ceramic compound, Al2 O3 -ZrO2 (Y2 O3 ) and mechanical properties.
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Abstract:
In this work, ZrO2
(Y2
O3
) nanoparticle reinforced Al2
O3
composite was
developed to evaluate the effect of the nanoparticle content of ZrO2
(Y2
O3
) on the
mechanical properties. The mixtures contain an Al2
O3
matrix with 3%wt., 5%wt.,
10%wt. and 15%wt. ZrO2
(Y2
O3
) were mixed in a mortar mill. All blends received 5%wt.
polymeric binder (PVA), and after addition of the binder, the material was compacted
uniaxially at 50MPa, then sintered at 1600 ° C for 2h. The sintered products were
characterized by X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM),
relative density, hardness Vickers, fracture toughness and flexural strength. The results
of X-ray diffraction indicated the phases of Al2
O3
and tetragonal ZrO2
were found after
sintering. In addition, the relative density of green of 55% was predominant in the
compacts, and after sintering, varied as a function of the ZrO2
content, reaching 97%
in compositions sintered with 3%wt. of ZrO2
(Y2
O3
) nanoparticles. The hardness of the
samples presented average values of 1670HV, and maximum tenacity of 3.2 MPa.
m1/2, Weibull modulus ranging from 4.75 to 12.83 and flexural strength reaching the
highest value of 634MPa in the composition with 5%wt. ZrO2
, directly influenced by the
presence of ZrO2
nanoparticles dispersed uniformly in the Al2
O3
matrix, which leads to
at least two main tenacifying mechanisms: tetragonal-monoclinic phase transformation
of the zirconia, and compressive residual tension between the two phases present,
Al2
O3
and tetragonal ZrO2
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Número de páginas: 15
- Caio Marcello Felbinger Azevedo Cossú
- Claudinei dos Santos
- Manuel Fellipe Rodrigues Paes Alves
- Leonardo Queiroz Bueno Campos
- Bruno Galvão Simba
- Roberto de Oliveira Magnago
