Influência do tempo de espera sob o processo de sinterização assistida por campo elétrico - Flash sintering - Abreu, Mariana Gomes de (2020)
A sinterização é uma das etapas do processamento de um material cerâmico, e o seu principal objetivo é a densificação desse material e consequentemente a eliminação da sua porosidade. Os mecanismos envolvidos na sinterização são importantes para alcançar as propriedades finais desejadas no material cerâmico. Na última década, os métodos que empregam o uso de um campo elétrico durante a sinterização, conhecidos como técnicas de sinterização assistida por campo elétrico, vêm sendo muito estudados. Dentre esses métodos, tem-se a sinterização flash (FS). Esse processo envolve a aplicação de um campo elétrico através de um material cerâmico, ao mesmo tempo em que é sinterizado. Como resultado, observa-se uma taxa de sinterização significativamente acelerada e uma redução no crescimento de grão desse material. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar o fenômeno flash durante a sinterização usando vários tempos de espera, ou seja, tempos pré-determinados em que a amostra fica sob controle de corrente enquanto ocorre o fenômeno flash, com diferentes densidades de correntes, em amostras de zircônia estabilizada com 3% em mol de ítria (3Y-TZP). As caracterizações físicas e microestruturais das amostras de 3Y-TZP foram analisadas visando avaliar os mecanismos envolvidos no processo. Com a utilização de modelos matemáticos e de regressão relacionados ao aprendizado de máquina, como a Rede Neural Artificial, Késimo Vizinho Mais Próximo, Florestas de Decisão Aleatória e Maquinas de Vetores de Suporte foram avaliadas as correlações entre valores de tempo de espera na FS e os valores de densidade de corrente, com a densidade aparente obtida experimentalmente. Os resultados obtidos mostraram que o tempo de espera durante a FS influenciou, independente da densidade de corrente usada, no aumento da densificação das amostras de 3Y-TZP. O aumento da densidade de corrente também aumentou a densificação das amostras. A análise microestrutural demonstrou significativa heterogeneidade no tamanho dos grãos nas diferentes regiões (borda, centro e próxima ao eletrodo) das amostras analisadas, principalmente quando foram utilizados maiores tempos de espera, sendo que a região do centro das amostras foi a mais afetada pela heterogeneidade no tamanho dos grãos. Quanto a modelagem matemática, foi observado que a correlação entre os tempos de espera e a densidade aparente apresentou melhor valor, em relação a correlação entre a densidade de corrente e a densidade aparente. Quanto ao uso dos modelos inteligência artificial, os modelos apresentaram resultados bem próximos, parte disso se deve ao fato de que o banco de dados e as faixas dos valores dos atributos previsores são relativamente pequenos. Isso indica que o uso de qualquer método de inteligência artificial pode obter bons resultados, desde que utilize um banco de dados maior.