Avaliação da capacidade de auto cura de cerâmicas produzidas com alumina e carbeto de silício

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dc.contributor.advisorPaiva, Paulo Renato Perdigão de
dc.contributor.advisorLatteshttp://http://lattes.cnpq.br/1370339504435258
dc.contributor.authorSouza, Naira Raquel de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2068706850810513
dc.contributor.refereeDumont, Marcello Rosa
dc.contributor.refereeMagalhães, Aline Silva
dc.contributor.refereeFonseca, Camila Soares
dc.date.accessioned2025-04-07T15:58:03Z
dc.date.available2025-04-07T15:58:03Z
dc.date.issued2021-07-28
dc.description.abstractMateriais de autocicatrização ou autocura são uma classe nova de materiais inteligentes com a capacidade de recuperar parcialmente ou totalmente uma funcionalidade após surgimento de um defeito. Sabe-se que as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos limitam sua utilização em algumas aplicações, pois estão sujeitos a fraturas frágeis. A autocura aplicada a esses tipos de materiais pode aumentar sua vida útil e ser economicamente viável, uma vez que não será necessário à sua substituição sempre que surgir um defeito. Além disso a autocura pode ser realizada in situ, diminuindo dessa forma o tempo de reparo da peça. Dentro deste contexto, esse trabalho avaliou a capacidade de autocura de um material cerâmico produzido, por prensagem uniaxial à frio, com alumina (Al2O3), carbeto de silício (SiC) e óxido de magnésio (MgO). As matérias-primas foram caracterizadas por difração de raios X, fluorescência de raios X e granulometria por difração a laser. Os corpos de prova foram produzidos variando a proporção SiC/Al2O3 (0,2; 0,3 e 0,5) e mantendo fixas as porcentagens de MgO (3% em massa) e ligante (6% em massa). Para avaliar a autocura foi gerada uma descontinuidade na superfície dos corpos de prova (após secagem e sinterização à 1400ºC) utilizando um durômetro com indentador cônico de diamante e aplicando uma carga de 20 kfg. O tempo de cura no forno, com temperatura de 1000ºC, foi de 1 minuto, 30 minutos e 1 hora. Para avaliar a eficiência da autocura os corpos de prova (sinterizados, indentados e após a cura) foram analisados em junção da absorção de água, porosidade, densidade aparente e resistência à flexão. Os resultados mostraram uma redução da retração com o aumento do teor de carbeto de silício e diminuição do teor de alumina. O aumento do teor de SiC não influenciou no valor da densidade aparente e as amostras curadas apresentaram menores valores de absorção de água. Para menores teores de SiC houve o aumento da porosidade variando o tempo de cura, podendo estar relacionado à possível ocorrência de choque térmico nas peças e à formação de trincas. Aumentando o teor de SiC é possível perceber que com a cicatrização ocorreu uma diminuição da porosidade aparente, evidenciado para as amostras contendo 20% de SiC. A partir dos resultados obtidos é possível inferir que, para a mistura contendo 15% de SiC, os corpos de prova curados a 60 minutos tiveram um aumento na resistência à flexão de 84,9% quando comparados com os corpos de prova que foram apenas indentados e, que para os corpos de prova contendo 20% de SiC, esse aumento foi de 61,1% para o tempo de 30 minutos e, que para os corpos de prova contendo 30% de SiC, esse aumento foi de 41,9% para o tempo de 1 minuto . Para o tempo de cura de 30 minutos houve a redução do tamanho da descontinuidade nos corpos de prova em cerca de 19,1%, 14,8% e 18,93% para a formulação contendo 15%, 20% e 30% de SiC, respectivamente. Os resultados obtidos são indicadores de os materiais produzidos são capazes de auto cicatrização.
dc.description.abstractotherSelf-healing are a new class of intelligent materials with the ability to partially or fully recover functionality after a defect has arisen. It is known that the mechanical properties of ceramic materials limit their use in some applications, as they are subject to fragile fractures. Self-healing applied to these types of materials can increase their useful life and be economically viable, since it will not be necessary to replace them whenever a defect arises. In addition, self-healing can be carried out in situ, thus reducing part repair time. Within this context, this work evaluated the self-healing capacity of a ceramic material produced, by uniaxial cold pressing, with alumina (Al2O3), silicon carbide (SiC) and magnesium oxide (MgO). The raw materials were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and laser diffraction particle size. The specimens were produced by varying the SiC/Al2O3 ratio (0.2, 0.3 and 0.5) and keeping the percentages of MgO (3% by mass) and binder (6% by mass) fixed. To assess self-healing, a discontinuity was generated on the surface of the specimens (after drying and sintering at 1400ºC) using a durometer with a conical diamond indenter and applying a load of 20 kfg. The healing time in the oven, at a temperature of 1000ºC, was 1 minute, 30 minutes and 1 hour. To evaluate the self-healing efficiency, the specimens (sintered, indented and after curing) were analyzed in terms of water absorption, porosity, bulk density and flexural strength. The results showed a reduction in shrinkage with increasing silicon carbide content and decreasing alumina content. The increase in SiC content did not influence the bulk density value and the healed samples had lower water absorption values. For lower SiC contents there was an increase in porosity varying the healing time, which may be related to the possible occurrence of thermal shock in the parts and the formation of cracks. By increasing the SiC content, it is possible to see that with healing there was a decrease in apparent porosity, evidenced for the samples containing 20% of SiC. From the results obtained it is possible to infer that, for the mixture containing 15% of SiC, the specimens healed at 60 minutes had an increase in flexural strength of 84.9% when compared to specimens that were only indented and, for specimens containing 20% SiC, this increase was 61.1 % for the time of 30 minutes and, for the specimens containing 30% of SiC, this increase was 41.9% for the time of 1 minute. For the 30-minute healing time there was a reduction in the size of the discontinuity in the specimens by about 19.1%, 14.8% and 18.93% for the formulation containing 15%, 20% and 30% of SiC , respectively. The results obtained are indicators that the materials produced are capable of self-healing.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/1123
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectMaterias de autocura
dc.subjectAlumina
dc.subjectCarbeto de silício
dc.subjectMaterial Cerâmico
dc.titleAvaliação da capacidade de auto cura de cerâmicas produzidas com alumina e carbeto de silício
dc.typeDissertação

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