Aula 9 - Sinterização, Notas de aula de Engenharia de Materiais

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Tratamentos Térmicos em MateriaisTratamentos Térmicos em Materiais

CerâmicosCerâmicos

Prof. Daniel Thomazini

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ Engenharia de Materiais

Processamento de Materiais Cerâmicos

Objetivos da aula

 Essa aula tem como objetivo:

 Mostrar a importância dos tratamentos térmicos no processamento cerâmico;  Quais os mecanismos presentes durante a densificação dos corpos cerâmicos;  A influência da fase líquida na sinterização;

Introdução

 Sinterização:

 É o processo de transformar pó em um corpo sólido usando calor:  Está baseado no movimento dos contornos de grãos.  Por razões históricas, é o principal método de processamento de corpos cerâmicos;  Também é usado na metalurgia do pó em materiais metálicos:  Controle do tamanho dos grãos  É fortemente influenciado pela:  Granulometria;  Formato dos grãos;  Empacotamento.

Processo de Sinterização

 Princípio:

 Junção de partículas sem fusão;  Pode haver a adição de um aditivo fundente;

Processo de Sinterização

 When crystalline powder particles join together, the junction is a grain boundary (GB).  It is likely that the solid body thus formed will not be 100% dense, so it will contain pores.  Pores are a structural component of the solid body. They often behave like grains of a different material.  Although sintering explicitly involves solid powder grains, a liquid may form if a component that has a low melting temperature is present. This is then known as liquid-phase sintering (LPS). We must thus consider films, tubes, and droplets (or particles) of noncrystalline material. There may be no trace of the liquid when the sample is examined at room temperature after sintering; such a liquid is referred to as a transient phase.  After and during sintering, some grains will grow, consuming others. This process is known as grain growth and is essentially an Ostwald ripening process.

Processo de Sinterização

 Estágios da sinterização:  Primeiro estágio:  Rearranjo: leve movimento de rotação das partículas adjacentes para aumentar os pontos de contato  Formação do pescoço: Difusão nos pontos de contato  Segundo estágio:  Crescimento do pescoço: os tamanhos dos pontos de contato cresce e a porosidade decresce.  Crescimento de grão: Partículas maiores agora chamadas de grão crescem consumindo os grãos menores.  Terceiro estágio:  Sinterização final: Remoção final da porosidade por difusão de vazios ao longo dos contornos de grão

Modelo de Sinterização

Modelo de Sinterização

Modelo de Sinterização

Micrografia

Introdução

 O crescimento dos grãos está relacionado com o deslocamento dos contornos de grãos após a remoção da porosidade.

r

V

G

GG: Energia livre;: Energia livre; : energia livre de superfície;: energia livre de superfície; VV: volume molar;: volume molar; rr: raio de curvatura (+ ou: raio de curvatura (+ ou --););

Introdução

Sinterização e Difusão