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Anisotropia no comportamento à fluência de cerâmicas à base de Si3N4 prensadas à quente/ Creep behavior anisotropy of hot pressed Si3N4 based ceramics

Santos, C.; Strecker, K.; Piorino Neto, F.; Baldacim, S. A .; Silva, O . M. M.; Silva, C. R. M.
2005-06-01

Resumo em português Nesse trabalho foi estudada a anisotropia no comportamento à fluência de cerâmicas de Si3N4 prensadas a quente. Quatro tipos de cerâmicas à base de Si3N4 foram desenvolvidas, utilizando-se Al2O3-CRE2O3 ou AlN e CRE2O3 como aditivos, em frações volumétricas de 5 e 20%. CRE2O3 é um óxido misto de ítrio e terras raras produzido na FAENQUIL. As misturas de pós foram submetidas à prensagem uniaxial a quente, a 1750 °C - 20 MPa. As amostras sinterizadas apresen (mais) taram fases cristalinas e microestruturas distintas, e foram submetidas a ensaios por compressão a 1300 °C, sob tensão de 300 MPa. Corpos de prova foram confeccionados nos planos paralelo e perpendicular ao eixo de prensagem a quente, e as taxas de fluência para ambos os planos foram obtidas e correlacionadas. Os resultados demonstraram que as amostras confeccionadas no plano perpendicular ao eixo de prensagem a quente, sofreram maiores deformações que as amostras do plano paralelo. Esse comportamento é devido à orientação dos grãos alinhados com o eixo de aplicação de carga compressiva durante os ensaios de fluência. Resumo em inglês In this work the anisotropy of the creep behavior in hot pressed Si3N4 ceramics was evaluated. Four different Si3N4 ceramics were developed, using Al2O3-CRE2O3 or AlN e CRE2O3 as sintering aids. Specimens were hot pressed at 1750 °C - 20 MPa. The sintered specimens show different crystalline phases and microstructures, and were submitted to compressive creep tests at 1300 °C and stress of 300 MPa. Specimens in the parallel and perpendicular plane to the hot pressi (mais) ng axis were tested and the creep rates and strain were correlated as a function to the plane analyzed. The results show the influence of anisotropy on the creep behavior, related to the orientation of the grains, activating the rotation of the grains by viscous flow of the intergranular phase.

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Densificação e evolução microestrutural de cerâmicas Pb0,59Ba0,41Nb2O 6/ Densification and microstructural evolution of Pb0.59Ba0.41Nb2O 6 ceramics

Santos, I. A.; Arantes, V. L.; Paula, R. N. de; Radovanovic, E.; Eiras, J. A.
2000-09-01

Resumo em português O niobato de bário e chumbo (PBN) possui uma estrutura cristalina do tipo tungstênio-bronze e apresenta propriedades ferroelétricas muito interessantes tanto do ponto de vista científico quanto do ponto de vista tecnológico, revelando-se como um material bastante promissor para aplicação no desenvolvimento de dispositivos eletro-ópticos, piezoelétricos e piroelétricos. Cerâmicas à base de Pb0(0,59)Ba0,41Nb2O 6 (PBN59) foram preparadas pelo método convencional (mais) de mistura de matérias-primas. Duas rotas distintas de densificação de amostras foram utilizadas nesse trabalho: sinterização convencional e sinterização por prensagem uniaxial a quente. As caracterizações microestruturais efetuadas indicaram que as amostras obtidas via prensagem uniaxial a quente apresentam uma distribuição bimodal de tamanhos de grão e elevadas densidades, indicando que essa técnica propicia uma maior eficiência no processo de densificação das amostras. O tratamento térmico pós-prensagem uniaxial a quente induz o macro-crescimento preferencial de grãos orientados. Resumo em inglês Lead barium niobate ferroelectric ceramics have a crystallographic tungsten bronze structure and present interesting ferroelectric properties from both scientific and technological points of view, making them very attractive for electro-optical, SAW and pyroelectric device applications. Ceramics of Pb0(0.59)Ba0.41Nb2O 6 (PBN59) were prepared through conventional mixed precursors method. Two distinct densification routes were employed in this work: conventional firing and (mais) uniaxial hot pressing. The microstructural characterizations indicated that the samples obtained by the latter method present a bimodal grain size distribution and high densities, indicating that this technique is more suitable for obtaining ceramics with high densification rates. The post-pressing annealing induces the preferentially oriented macro grain growth.

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Dependência da morfologia dos grãos na textura de cerâmicas ferroelétricas de PBN/ Dependence of the grain morphology on texturing of PBN ferroelectric ceramics

Zabotto, F. L.; Venet, M.; Eiras, J. A.; Garcia, D.
2006-03-01

Resumo em português Neste trabalho foram fabricadas cerâmicas ferroelétricas texturadas de niobato de bário e chumbo, puro e dopado com lantânio, utilizando-se a técnica de forjamento a quente com moldes refratários de diferentes formas. Os corpos cerâmicos foram caracterizados nas direções paralelas e perpendiculares ao eixo de prensagem. A análise microestrutural revelou que a dopagem com lantânio aumenta a razão de aspecto dos grãos de PBN, os quais são geralmente obtidos na (mais) forma colunar. A maior razão de aspecto possibilitou um maior grau de orientação dos grãos durante o processo de forjamento e, portanto, um aumento de textura do material que se refletiu diretamente nas propriedades físicas macroscópicas. Resumo em inglês In this work pure and lanthanum doped textured ferroelectric ceramics of lead-barium niobate (PBN) were produced through hot forging, using different die configurations. The ceramic samples were characterized in the parallel and perpendicular direction respect to the pressing axis. The analysis of the microstructure showed that the increasing of the lanthanum doping increases the aspect ratio of the PBN grains, which generally present a columnar shape. It was concluded th (mais) at the change of the grain morphology favored a higher grain orientation during the forging process and therefore the enhancing of the material texturing, which was directly reflected in the physical properties of the ceramics.

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Nanocompósitos de Al2O3-SiC sinterizados por "spark plasma sintering" (SPS)/ Al2O3-SiC nanocomposites sintered by spark plasma sintering

Trombini, V.; Pallone, E. M. J. A.; Munir, Z. A.; Tomasi, R.
2008-09-01

Resumo em português O nanocompósito (alumina-carbeto de silício) vem sendo estudado extensivamente em função do resultados promissores encontrados quanto a propriedades mecâncias. Usualmente o processamento desse material envolve um alto custo, pois para a obtenção de materiais densos é necessária a utilização de prensagem a quente. Uma alternativa mais recente para a sinterização de cerâmicas nanocristalinas é a sinterização por plasma (Spark Plasma Sintering - SPS). Nesse (mais) trabalho, pós de alumina contendo 5%vol de inclusões de SiC foram sinterizados por SPS em temperaturas variando de 1500 a 1600 °C usando diferentes tempos de patamar. Os corpos de prova foram analisados por meio da determinação da densidade aparente, microscopia eletrônica de varredura e microdureza Vickers. Os resultados mostraram que as melhores condições para a obtenção de uma microestrutura com tamanho de grãos próximos ao tamanho das partículas do pó inicial foi com temperatura de 1500 °C e tempo de patamar 7 min. Resumo em inglês (Alumina-silicon carbide) nanocomposite has been extensivelly studied due to its promising results regarding its mechanical properties. The processing of this material usually involves high cost, once the use of hot pressing is necessary for obtaining dense materials. A more recent alternative for sintering nanocrystalline ceramics is the Spark Plasma Sintering - SPS. In this work alumina powders with 5%vol SiC inclusions were sintered using the SPS method at temperatures (mais) varying from 1500 to 1600 °C, using different holding times. The effect of temperature and hold time on density and microstructure was investigated. The best results in microestucture and microhardness measurements were shown at 1500 °C and time of landing of 7 min.

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Estudo do nitreto de alumínio para aplicações termo-mecânicas/ Study of aluminum nitride for thermomechanical applications

Baldacim, S. A.; Silva, O. M. M.; Santos, C.; Silva, C. R. M.
2005-12-01

Resumo em português O nitreto de alumínio é muito utilizado como material semicondutor em dispositivos óptico-eletrônicos na qual sua alta condutividade térmica permite uma boa dissipação de calor. Por outro lado, devido à alta resistência mecânica e boa estabilidade estrutural à alta temperatura, tem sido crescente o seu estudo para aplicações termo-mecânica levando em considerações os avanços tecnológicos no processamento e caracterização destes materiais. Neste trabalh (mais) o serão apresentados os resultados dos estudos de prensagem a quente do nitreto de alumínio aditivado com 5%, 10% e 20% de uma mistura contendo Al2O3 + Y2O3. A massa específica foi determinada de acordo com a norma ASTM C20-87, as fases presentes por difração de raios X e as análises microestruturais por microscopia eletrônica de varredura. A microdureza e tenacidade à fratura foram avaliadas pelo método de indentação Vickers. Os resultados promissores alcançados de densificação, próximos à densidade teórica, e propriedades mecânicas, mostraram a viabilidade da utilização do AlN em aplicações estruturais. Resumo em inglês Aluminum nitride is applied as semiconductor material in optical-electronic devices due to its high thermal conductivity and high heat dissipation. On the other hand, due to high mechanical strength and high-temperature structural stability this material has been studied for thermomechanical application. In this work the results of the physical and mechanical properties of aluminum nitride sintered by hot uniaxial pressing with 5%, 10% and 20% of YAG (Al2O3+Y2O3 ) additio (mais) ns are presented. The specific mass was determined by ASTM C20-87 standard, crystalline phases identified by X-ray diffraction and microstructural analysis performed by scanning electron microscopy. The microhardness and fracture toughness values were determined on the polished surface, at room temperature, using Vickers indentation method. The excellent results obtained for densification and mechanical properties show the viability of the use of aluminum nitride in structural applications.

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Cerâmicas ferroelétricas transparentes de PLZT e PLMN-PT: processamento e propriedades/ PLZT and PLMN-PT transparent ferroelectric ceramics: processing and properties

Santos, I. A.; Zanin, A. L.; Lente, M. H.; Assis, S. B.; Favaretto, R.; Garcia, D.; Eiras, J. A.
2003-04-01

Resumo em português Cerâmicas ferroelétricas transparentes têm sido largamente empregadas em dispositivos ópticos e eletro-ópticos. Neste trabalho apresentamos recentes progressos alcançados pelo GCFerr/DF-UFSCar na obtenção de cerâmicas ferroelétricas transparentes, obtidas por prensagem uniaxial a quente. São apresentados resultados de caracterizações microestrutural, estrutural, óptica, dielétrica, piroelétrica, eletro-óptica, eletrostrictiva e ferroelétrica, em cerâmic (mais) as de titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT) e niobato de magnésio e chumbo - titanato de chumbo modificado com lantânio (PLMN-PT). Os resultados obtidos revelaram uma microestrutura homogênea, altos valores de densidade e ausência de fases segregadas para as cerâmicas de ambas composições. Conseqüentemente, altos valores de transmitância foram observados para as regiões visível e infravermelho próximo. As medidas elétricas também apresentaram excelentes resultados, quando comparados à literatura, demonstrando a alta qualidade das amostras obtidas. Resumo em inglês Transparent ferroelectric ceramics have been extensively employed in optical and electrooptical devices. The recent progresses achieved by the GCFerr/DF - UFSCar in the production of the transparent ferroelectric ceramics, through uniaxial hot-pressing technique, are presented. The physical property characterization, as microstructural, structural, optical, dielectrical, pyroelectric, electro-optical, electrostrictive and ferroelectric are reported for lanthanum modified (mais) lead zirconate titanate (PLZT) and lanthanum modified lead magnesium niobate - lead titanate (PLMN-PT) ceramics. The results revealed a homogeneous microstructure, high densities and absence of second phases for the ceramics of both compositions. Consequently, high optical transmittance was found in the visible and infrared range. The electrical measurements also presented excellent results when compared to those reported in the literature confirming the high quality of the samples.

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Materiais cerâmicos ferroelétricos como hospedeiros para íons laser ativos: características estruturais, microestruturais e espectroscópicas/ Ferroelectric ceramic materials as hosts of laser active ions: structural, microstructural and spectroscopic characteristics

Camargo, A. S. S. de; Botero, É. R.; Nunes, L. A. O.; Lente, M. H.; Santos, I. A.; Andreeta, É. R. M.; Garcia, D.; Eiras, J. A.
2004-12-01

Resumo em português Cerâmicas ferroelétricas transparentes de titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT, com La/Zr/Ti=9/65/35) e dopadas com íons terras raras (TR = Nd3+, Er3+, Yb3+, Tm3+ e Ho3+) foram preparadas por prensagem uniaxial a quente com o objetivo de investigar a sua qualificação como materiais laser ativos. Com este propósito foram feitas caracterizações estruturais, microestruturais, elétricas e espectroscópicas. Para a dopagem com 1% em peso de óxi (mais) do TR2O3, verificou-se uma forte influência do tipo de íon terra rara nas características ferroelétricas e óticas do material hospedeiro. Observou-se ainda que a incorporação de Nd3+ nos sítios de Pb2+/La3+ reduziu a temperatura de transição ferro-paraelétrica e favoreceu significativamente a transparência dos corpos cerâmicos. Medidas de espectroscopia ótica revelaram a potencialidade do PLZT: Nd3+ como um meio ativo para a construção de lasers bombeados por lasers de diodo, na região do infravermelho próximo. Os sistemas PLZT:Er3+ e PLZT:Tm3+ poderão também se tornar materiais interessantes para esse fim. Resumo em inglês In this work, transparent ferroelectric ceramics of lanthanum modified lead zirconate titanate (PLZT, with La/Zr/Ti=9/65/35), doped with rare-earth ions (RE = Nd3+, Er3+, Yb3+ Tm3+ and Ho3+), were processed by hot uniaxial pressing aiming the investigation of their potentiality as near-infrared laser active media. Their structural, microstructural, electric and spectroscopic characterizations were performed. For 1.0 wt.% RE2O3 doping, a strong influence of the rare-earth (mais) type was verified in the PLZT ferroelectric and optical characteristics. It was also observed that the Nd3+ substitution for Pb2+/La3+ reduces the ferro-paraelectric phase transition temperature and favors the transparency of the ceramic bodies. Spectroscopic analysis indicates that PLZT:Nd3+ is a potential diode-pumped laser active media in the near infrared region, and with some improvements, PLZT:Er3+ and PLZT:Tm3+ might also become so .

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Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero/ Durability of cellulose-cement composites modified by polymer

Pimentel, Lia L.; Beraldo, Antonio L.; Savastano Júnior, Holmer
2006-08-01

Resumo em português A durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento é um dos fatores mais importantes para a colocação desse material no mercado consumidor. A utilização de polímeros em concreto e argamassa, com o objetivo de melhorar sua durabilidade, é cada vez mais freqüente. Este estudo visou à caracterização de propriedades físicas e mecânicas de compósito biomassa vegetal-cimento modificado com polímeros e a análise da durabilidade desse compósito. Foi testado um (mais) polímero de base acrílica em compósitos produzidos com resíduo de Pinus caribaea. Foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado, por meio de ciclos de molhamento e secagem, por imersão em água quente e ensaio de envelhecimento natural. As propriedades físicas do compósito avaliadas foram a massa específica aparente e a absorção total de água por imersão. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de resistência à tração na flexão, analisando-se a tensão e a energia de ruptura. Os corpos-de-prova foram extraídos de placas executadas por simples prensagem. Ensaios de microscopia eletrônica de varredura foram utilizados para observar o estado da fibra e da matriz após os processos de envelhecimento. O uso de polímero melhorou o desempenho mecânico do compósito nas primeiras idades e também promoveu significativa redução da capacidade de absorção de água, demonstrando que o uso desse material pode vir a melhorar a durabilidade desses compósitos, uma vez que reduziu sensivelmente sua capacidade de absorção. Resumo em inglês The durability of the cellulose-cement composites is a decisive factor to introduce such material in the market. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase its durability. The goal of this work was the physical and mechanical characterization of cellulose-cement composites modified by a polymer and the subsequent durability evaluation. The work also evaluated the dispersion of acrylic polymer in composites made of Pinus caribaea residues. The ph (mais) ysical properties observed were water absorption by immersion and bulk density. Rupture modulus and toughness were determined by flexural test. The specimens were obtained from pads, produced by pressing and wet curing. Samples were subjected to accelerated aging tests by repeated wetting and drying cycles and hot-water bath and natural aging. The scanning electron microscopy (SEM) allowed verifying the fiber and composite characteristics along the time. For the composite range analyzed, it was observed the polymer improved the mechanical properties of composites besides a significant decreasing in water absorption. The use of polymer improved the performance of vegetable fiber-cement composites when compared to the conventional mortar, due to water absorption decreasing.

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Tenacidade ao impacto de compósitos de tecido de juta reforçando matriz de polietileno reciclado/ Impact toughness of jute fabric reinforcing recycled polyethylene matrix composites

Camerini, A.L.; Terrones, L.A.H.; Monteiro, S.N.
2008-03-01

Resumo em português Compósitos ambientalmente corretos fabricados com tecido de juta, retirados de sacos de aniagem, reforçando matriz de polietileno reciclado estão sendo investigados como sucedâneos de materiais convencionais para painéis de construção e mobiliário. O presente trabalho avaliou a tenacidade ao impacto destes compósitos para diferentes frações, até 40% em peso, de tecido de juta. Corpos de prova com dimensões padronizadas foram preparados por moldagem a quente e (mais) ensaiados em pêndulo de impacto Charpy. As correspondentes fraturas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, MEV. Constatou-se que a energia registrada nos ensaios aumenta com a fração de tecido de juta como reforço. Observações por MEV permitiram identificar os mecanismos do efeito do reforço que o tecido de juta acarreta para o aumento da tenacidade do compósito. Resumo em inglês Environmentally correct composites made of jute fabric, extracted from sackcloth, as reinforcement for recycled polyethylene matrix are being investigated as substitute for panels and furniture. The present work evaluated the impact toughness of theses composites with different amounts, up to 40wt%, of jute fabric. Standard specimens were fabricated by hot pressing and tested in a Charpy pendulum hammer. The corresponding specimen fractures were analyzed by scanning elect (mais) ron microscopy, SEM. It was found that the test registered value of the energy increased with the amount of jute fabric used as reinforcement. SEM observation allowed for the identification of the mechanisms responsible for the positive effect by the jute fabric reinforcement to the composite toughness.

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Influência da Massa Específica nas Propriedades Físico-Mecânicas de Painéis Aglomerados/ Influence of the Density in Physical-Mechanical Properties of Particleboards/ Influence de la Masse Spécifique dans les Propriétés Physico - Mécaniques de Panneaux Agglomérats

Melo, Rafael Rodolfo de; Menezzi, Cláudio Henrique Soares Del
2010-06-01

Resumo em português O objectivo desse trabalho foi avaliar a influência da massa específica nas propriedades físico-mecânicas de chapas aglomeradas confeccionadas com partículas de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden. Para isso, foram testadas três densidades: 0,6; 0,7 e 0,8g/cm³. Para cada nível de densidade foram produzidos quatro painéis com as seguintes características: 8% de resina ureia-formaldeído, 1% de parafina. A prensagem foi feita a 3,0 MPa por 8 minutos a uma tempera (mais) tura de 180ºC. Foram retirados corpos-de-prova para ensaios físicos (massa específica, teor de humidade, absorção de água e inchamento em espessura) e mecânicos (flexão estática, tracção perpendicular à superfície do painel e resistência ao arrancamento de parafusos). De acordo com os resultados, ficou evidenciado que o aumento da massa específica proporcionou um aumento significativo nas propriedades mecânicas. Por outro lado, as propriedades de estabilidade dimensional tiveram um comportamento antagónico: maior massa específica, menor absorção e maior inchamento em espessura. Resumo em inglês This paper aimed at evaluating the effect of the board density on physical and mechanical properties of particleboards made from Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden. Three board densities were tested: 0.6, 0.7, and 0.8g/cm³. For each density level four boards were manufactured as follow: 8% urea-formaldehyde resin, 1% wax, 180ºC hot-pressing for 8 minutes and 3.0 MPa. For each treatment, samples for the physical assays (density, moisture content, water absorption and t (mais) hickness swelling) and mechanical assays (static bending, internal bonding and screw withdrawal) had been removed. Results indicated relations between board density and properties evaluated, with the best relations for mechanical properties, that increased with panels' densification. The water absorption reduced with increased board density and thickness swelling, as an inverse behavior presented.

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Aplicação do processo de consolidação de pós metálicos por constrição radial (CCR) para a produção de pré-formas de ferro/ The use of the radial constriction consolidation (RCC) process to obtain billets from iron powder

Lemos, Sérgio; Costa, Eleani Maria da; Santos, Carlos Alexandre dos; Costa, Cesar Edil da; Dedavid, Berenice Anina
2010-09-01

Resumo em português Consolidação por Constrição Radial (CCR) é uma técnica de metalurgia do pó que possibilita a obtenção de peças metálicas próximas da forma final, com alta densidade e de formas complexas, com custos de produção mais baixos que as tecnologias convencionais. CCR assemelha-se, em alguns aspectos, ao processo de compactação isostática a quente, sendo que as principais diferenças referem-se ao fato de que o processo CCR utiliza moldes cerâmicos fabricados a (mais) partir do processo de microfusão e usa um meio compressor secundário na forma de pó, ambos confinados em um container metálico. Nesse trabalho, desenvolveu-se um sistema experimental de CCR, visando à produção de pré-formas de ferro de alta densidade. Como meio compressor secundário, foi utilizado pó de argila calcinada. As pré-formas produzidas foram caracterizadas quanto à densidade, microestrutura e dureza. Observou-se que a configuração do container metálico/meio compressor secundário/molde cerâmico tem grande influência nas características de densidade e dimensionais das pré-formas. As pré-formas obtidas apresentaram consolidação satisfatória do pó como indicado pela microestrutura apresentada, alta densidade, elevada dureza, pouca formação de óxido e uma correlação direta entre os valores de dureza e densidade. Resumo em inglês The Radial Constriction Consolidation (RCC) process can be considered a powder metallurgical technique that allows for the fabrication of components with complex geometries, near-net-shape and full density at low production costs when compared to the traditional process. In some aspects, the RCC process is similar to the hot isostatic pressing process, but it uses a ceramic mold confectioned by investment casting and a powder as a secondary pressing media, all of which ar (mais) e confined in a metallic container. In this paper, a RCC experimental system was developed aiming to produce iron billets with the characteristics of near-net-shape and high density. Clay powder was used as a secondary pressing media. The obtained billets were characterized in terms of density, microstructure and hardness. It was observed that the configuration of the metallic container/ secondary pressing media/ceramic mold has an important influence on the characteristic of density and near-netshape of the billets. The billets presented satisfactory powder consolidation as shown in their microstructure, high density, elevated hardness, little oxide formation and a direct correlation between the values of density and hardness.

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