Produção e caracterização de cerâmicas à base de Si3N4 para aplicações estruturais
DOI:
https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v14.n40.2489Keywords:
Ferramentas de Si3N4, usinagem, aplicações estruturaisAbstract
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.
Downloads
References
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.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Declaração de Transferência de Direitos Autorais - Cadernos UniFOA como autor(es) do artigo abaixo intitulado, declaro(amos) que em caso de aceitação do artigo por parte da Revista Cadernos UniFOA, concordo(amos) que os direitos autorais e ele referentes se tornarão propriedade exclusiva desta revista, vedada qualquer produção, total ou parcial, em qualquer outra parte ou meio de divulgação, impressa ou eletrônica, sem que a prévia e necessária autorização seja solicitada e, se obtida, farei(emos) constar o agradecimento à Revista Cadernos UniFOA, e os créditos correspondentes. Declaro(emos) também que este artigo é original na sua forma e conteúdo, não tendo sido publicado em outro periódico, completo ou em parte, e certifico(amos) que não se encontra sob análise em qualquer outro veículo de comunicação científica.
O AUTOR desde já está ciente e de acordo que:
- A obra não poderá ser comercializada e sua contribuição não gerará ônus para a FOA/UniFOA;
- A obra será disponibilizada em formato digital no sítio eletrônico do UniFOA para pesquisas e downloads de forma gratuita;
- Todo o conteúdo é de total responsabilidade dos autores na sua forma e originalidade;
- Todas as imagens utilizadas (fotos, ilustrações, vetores e etc.) devem possuir autorização para uso;
- Que a obra não se encontra sob a análise em qualquer outro veículo de comunicação científica, caso contrário o Autor deverá justificar a submissão à Editora da FOA, que analisará o pedido, podendo ser autorizado ou não.
O AUTOR está ciente e de acordo que tem por obrigação solicitar a autorização expressa dos coautores da obra/artigo, bem como dos professores orientadores antes da submissão do mesmo, se obrigando inclusive a mencioná-los no corpo da obra, sob pena de responder exclusivamente pelos danos causados.