sinterização processos especiais -...
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• 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)
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
• Prensagem a quente - esquema
Hot pressing process - Rahaman
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Materials Research. 2014; 17(3): 664-671 Henriques, B.*, Soares, D., Teixeira, J.C., Silva, F.S.
• Prensagem a quente – Hot Pressing
Diagrama esquemático ilustrando o desenvolvimento microestrutural durante a sinterização por
prensagem a quente (texturização) - Rahaman
• quando é utilizada essa
técnica?
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
(Si3N4, SiC, etc)
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Prensagem a quente – Hot Pressing
Exemplo:
~27 MPa
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Prensagem a quente – Hot Pressing
Prensagem isostática a quente – Hot Isostatic Pressing
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Hot-isostatic – pressing equipament - Rahaman
• quando é utilizada essa
técnica?
• como é a microestrutura
do produtos?
Prensagem isostática a quente
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
KtGG mm 0m é um expoente que varia de 2 a 4
Crescimento de grão de bronze puro em
função do tempo e da temperatura -
Fonte: Kingery
Fatores que influenciam significantemente no crescimento de grão
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Densidade e tamanho de grão de compacto de pó de TiO2 em função da
temperatura de sinterização - Fonte: Rahaman
Competição entre densificação e crescimento de grão
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
Materiais sinterizados
por esse processo:
Al2O3, BaTiO3, Al2O3-
TiC e ZrO2
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Sinterização rápida
Sinterização por Microondas
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
01/11/2016 - Ano: 49 - Edição Nº: 125 - Ciência e Tecnologia - Instituto de Química
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.
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
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Padrões de aquecimento em forno convencionais e de micro-ondas -
Rahaman
Estudar melhor as interações microondas x materiais
Sinterização – processos especiais
Sinterização por Micro-Ondas
Qual seria a grande vantagem?
MO – aquecimento volumétrico
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)
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Constante dielétrica versus temperatura (frequência de 8-10 GHz) - Rahaman
Sinterização por Micro-Ondas
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Diagrama esquemático ilustrativo da interação de microondas com materiais - Rahaman
Relação MATERIAIS/ MICROONDAS.
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
MICROONDAS – interagem com alguns materiais (propriedades elétricas e
magnéticas) produzem aquecimento
Sinterização por Microondas
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
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)
Densidade vs temperatura para uma alumina dopada com 200 ppm de MgO
sinterizada por microondas e convencional - Rahaman
Comparação entre sinterização por microondas e convencional
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Velocidade de densificação versus temperatura para sinterização de Al2O3
dopada com MgO por aquecimento convencional e por microondas
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Comparação entre sinterização por microondas e convencional
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Micrografias obtidas MEV do compósito Y2O3-
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
comportamento da densificação para
sinterização por microondas e convencional
Comparação entre sinterização
por microondas e convencional
FORNO MICROONDAS
MEV de varistores ZnO-CuO-
FORNO CONVENCIONAL
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Comparação entre sinterização por microondas e convencional
Sinterização assistida por plasma - Spark
Plasma Sintering
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
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?
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Esquema do sistema de sinterização por plasma – Spark Plasma Sintering
Sinterização por Spark Plasma Sintering
Sinterização – processos especiais Processamento de Cerâmicas II
Crescimento de grão vx densidade para alumina dopada com 200 ppm de MgO sinterizada
por: convencional, rápida e prensagem a quente - Rahaman
Sinterização por Spark Plasma Sintering
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