Parametrização do processo de sinterização flash com controle da rampa de corrente elétrica aplicada a 8YSZ

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Monteiro, Fábulo Ribeiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 8YSZ; Ceramic processing; Electric field-assisted sintering; Espectroscopia de impedância; Impedance spectroscopy; Processamento de cerâmicas; Sinterização assistida por campo elétrico
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-16092024-104315/

A sinterização flash (FS) de cerâmicas vem atraindo interesse pela comunidade científica devido à economia energética, controle microestrutural e simplicidade dos equipamentos utilizados. A FS pode ser configurada de diferentes maneiras para contornar obstáculos inerentes a técnica como gradientes de temperatura, formação de caminhos preferenciais de passagem da corrente elétrica e heterogeneidade microestrutural relacionada a geometria dos corpos-de-prova. Para superar algumas destas limitações, este estudo propôs aprimoramentos na FS controlando a rampa de corrente elétrica, aplicada à zircônia estabilizada com 8% de ítria (8YSZ). Para isso, foram estudados os efeitos do formato dos corpos de prova, preparação dos pós, isolamento térmico e diferentes parâmetros relacionados com o controle da rampa de corrente elétrica, na densificação, microestrutura e propriedades elétricas. Os resultados mostraram que o uso do planejamento experimental combinado a superfície de resposta foi eficaz para encontrar os parâmetros elétricos ideias para obtenção de corpos-de-prova nos formatos cilíndricos e dog-bone com densidade relativa superior a 90%. Ao aplicar ciclos de moagem e calcinação durante o preparo do pó, foram observadas melhoras na densificação, heterogeneidade microestrutural e nas propriedades elétricas após a FS. Uma melhora mais evidente foi observada ao utilizar a rampa de controle da corrente elétrica. Ainda, ao aplicar diferentes taxas de controle de rampa, foi observado que até a menor taxa usada (15 mA/mm²) já foi suficiente para proporcionar melhoras na microestrutura. Ao combinar o controle na rampa de corrente com isolamento térmico dos corpos-de-prova, tanto a heterogeneidade microestrutural, quanto as propriedades elétricas dos contornos de grão foram aprimoradas. Por fim, a análise segmentada da rampa de controle de corrente confirmou a eficácia da técnica para projetar condições que controlam a densificação, porosidade e propriedades elétricas da 8YSZ.