Produção e caracterização de cerâmicas à base de Si3N4 para aplicações estruturais

Autores

  • Joaquim Lopes Pereira Mestre em Materiais - UniFoa, Pós Graduado em Ensino de Física - FIJ; Licenciatura Plena em Matemática - UGB/FERP, .Professor DOC-I secretaria do Estado do Rio de Janeiro (matemática), Professor de Física CEI - Centro de Estudos Integrados - Barra do Piraí; Professor de Física, Metrologia, Resistência dos Materiais e Ciência dos Materiais ETPC, Escola Técnica Pandiá Calógeras, e Coordenador dos Cursos Técnicos de Eletromecânica e Mecânica na mesma instituição.
  • Jose Vitor Candido de Souza UNESP-Professor Responsável Doutor
  • Andréa Cristina Félix da Cruz UniFOA/Mestranda do Mestrado Profissional de Materiais
  • Deane Soares Salgado UniFOA/Mestranda do Mestrado Profissional de Materiais
  • Jáder Cristian Fernandes UniFOA/Mestrando do Mestrado Profissional de Materiais
  • Ricardo de Freitas Cabral Centro Universitário de Volta Redonda, UniFOA / Centro Universitário Geraldo Di Biase, UGB http://orcid.org/0000-0003-0839-4713

DOI:

https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v14.n40.2489

Palavras-chave:

Ferramentas de Si3N4, usinagem, aplicações estruturais

Resumo

Os processos de usinagem consomem bilhões de dólares no mundo. Estima-se que mais de 100 bilhões de dólares são gastos anualmente, e que esse total poderia ser reduzido em 20% se fossem escolhidas as condições e a ferramenta correta. Esse projeto tem como objetivo testar as ferramentas cerâmicas à base de nitreto de silício (Si3N4) desenvolvidas no Brasil, na usinagem por torneamento do ferro fundido nodular. Para tal, as ferramentas foram primeiramente caracterizadas quanto às suas propriedades físicas e mecânicas, por Microscópico Eletrônico de Varredura (MEV), sob elétrons secundários, microdureza Vickers, com carga de 1000 gf, tenacidade à fratura, pelo método da indentação Vickers e densidade relativa, por meio da razão da densidade geométrica e da densidade por Rietveld. O material de Si3N4 com Y2O3 e Al2O3, apresentou densidade relativa de 98,4%, a sua dureza também foi a maior, 19,07 GPa, provavelmente pela mistura dos pós de Y2O3 e Al2O3.

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Biografia do Autor

Ricardo de Freitas Cabral, Centro Universitário de Volta Redonda, UniFOA / Centro Universitário Geraldo Di Biase, UGB

Sou Doutor e Mestre em Ciência dos Materiais pelo Instituto Militar de Engenharia – IME. Também possuo graduação em Física pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - UFRRJ. Trabalho na área de ciência dos materiais, mais especificamente com cerâmicas estruturais que possui aplicações nos setores que exigem altas temperaturas. Na UniFOA estou alocado no departamento de Engenharia Elétrica.

Referências

KASIAROVÁ, M.; TATARKO, P.; BURIK, P.; DUSZA, J.; SAJGALÍK, P. Thermal shock resistance of Si3N4and Si3N4–SiC ceramics with rare-earthoxide sintering additives, Journal of the European Ceramic Society, v. 34, p. 3301–3308, 2014.

ZHANG, X.; WU, J.; YANG, J. L. Pore morphology designs of porous Si3N4-based ceramics using Si3N4 and Al2O3 poly-hollow microspheres as pore-forming agents. Materials Letters, v. 144, p. 39-42, 2015.

XIU, Z.; CHEN, G.; WU G.; YANG W.; LIU, Y. Effect of volume fraction on microstructure and mechanical properties of Si3N4/Al composites, Transfering Nonferrous Materials Society, v. 21, p. 285-289, 2011.

GOLLA, B. R.; KO, J. W.; KIM, J. M.; KIM, H. D. Effect of particle size and oxygen content of Si on processing, microstructure and thermal conductivity of sintered reaction bonded Si3N4, Journal of the European Ceramic Society, v. 595, p. 60-66, 2014.

ACIKBAS, N. C.; KUMARB, R.; KARA, F.; MANDAL, H.; BASU, B. Influence of -Si3N4 particle size and heat treatment on microstructural evolution of :-SiAlON ceramics, Journal of the European Ceramic Society, v. 31, p. 629-635, 2011.

LI, X.; WUB, P.; ZHUA, D. Effect of foaming pressure on the properties of porous Si3N4 ceramic fabricated by a technique combining foaming and pressureless sintering, Scripta Materialia, v. 68, p. 877–880, 2013.

SOUZA, J. V. C. Estudo dos tipos e mecanismos de desgastes na usinagem do ferro fundido vermicular (CGI) usando ferramenta de corte a base de Si3N4. Congresso Brasileiro de Cerâmica, Florianópolis, v. 52, 2008.

KOVALČÍKOVÁA, A.; DUSZAA, J.; ŠAJGALÍK, P. Influence of the heat treatment on mechanical properties and oxidation resistance of SiC–Si3N4 composites, Journal of the European Ceramic Society, v. 39, p. 7951-7957, 2013.

ASTM C 1327-08. Standard Test Method for Vickers Indentation Hardness of Advanced Ceramics, 2008.

ASTM C 1421-99. Standard Test Methods for Determination of Fracture Toughness of Advanced Ceramics, 1999.

ANTIS, G. R.; CHANTIKUL, P.; LAWN, B. R.; MARSHALL, D. B. A critical evaluation of indentation technique of measure fracture toughness (II): Direct crack measurements, Journal of the American Ceramics Society, v. 64, p. 533-538, 1981.

LIANGA, Z.; ZHANGB, H.; GUIA, L.; LIB, J.; PENGA, G.; JIANGC, G. Effects of whisker-like b-Si3N4 seeds on phase transformation and mechanical properties of a/b Si3N4 composites using MgSiN2 as additives, Journal of the European Ceramic Society, v. 39, p. 2743-2751, 2013.

KALEMTAS, A.; TOPATES, G.; ÖZCOBAN, H.; MANDAL, H.; KARA, F.; JANSSEN, R. Mechanical characterization of highly porous -Si3N4 ceramics fabricated via partial sintering & starch addition, Journal of the European Ceramic Society, v. 33, p. 1507-1515, 2013.

ZHEN, J. F.; ZHU, S.; MA, J.; QIA, Z.; LIU, W.; YANG, J. Friction and wear behavior of nickel-alloy-based high temperature self-lubricating composites against Si3N4 and Inconel718, Tribology International, v. 75, p. 1-9, 2014.

WANG, B.; XU, Z.; LU, W.; JIN, F.; YANG, J.; NIIHARA, K. Effect of porous Si3N4 preformon the mechanical properties of Si3N4/Al composites with interpenetrating network structure, Journal of the European Ceramic Society, v. 607, p. 307-312, 2014.

KURAMA, S.; HERRMANN, M.; MANDA, H. Wear properties of - and /-SiAlON ceramics obtained by gas pressure sintering and spark plasma sintering, Journal of the American Ceramic Society, v. 22, p. 921-930, 2002.

LUO, Z.; LIU, W.; QUA, G.; LU, A.; HAN, G.; Non-Cryst. Sintering behavior, microstructure and mechanical properties of various fluorine-containing Y-SiAlON glass-ceramics, Journal of the American Ceramic Society, v. 388, p. 62-67, 2014.

CUI, W.; ZHUA, Y.; GEA, Y.; KANGA, F.; YUANB, X.; CHEN, K. Effects of nitrogen pressure and diluente contente on the morphology of gel-cast-foam-assisted combustion synthesis of elongated β-Si3N4 particles, Journal of the American Ceramic Society, v. 40, p. 12556-12560, 2014.

YAO, D.; XIA, Y.; ZUOA, K.; JIANG, D.; GÜNSTER, J.; ZENGA, Y. P.; HEINRICH, J. G. The effect of fabrication parameters on the mechanical properties of sintered reaction bonded porous Si3N4 ceramics, Journal of the European Ceramic Society, v. 34, p. 3461–3467, 2014.

SHEN, J. T.; TOP, M.; IVASHENKO, O., RUDOLF, P.; PEI, Y. T.; HOSSON, J. T. M. Effect of surface reactions on steel, Al2O3and Si3N4 counterparts on their tribological performance with polytetrafluoroethylene filled composites, Applied Surface Science, v. 331, p. 482–489, 2015.

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Publicado

01-08-2019

Como Citar

PEREIRA, J. L.; SOUZA, J. V. C. de; CRUZ, A. C. F. da; SALGADO, D. S.; FERNANDES, J. C.; CABRAL, R. de F. Produção e caracterização de cerâmicas à base de Si3N4 para aplicações estruturais. Cadernos UniFOA, Volta Redonda, v. 14, n. 40, p. 19–30, 2019. DOI: 10.47385/cadunifoa.v14.n40.2489. Disponível em: https://revistas.unifoa.edu.br/cadernos/article/view/2489. Acesso em: 2 out. 2022.

Edição

Seção

Tecnologia e Engenharias

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