O interesse em materiais com gradiente funcional (MGF) tem crescido nos últimos anos devido à possibilidade de se obter peças com variação de propriedades ao longo de uma ou mais dimensões, gerando desempenho ótimo dependendo da solicitação imposta ao material. Por outro lado, a sinterização em dois estágios, consiste em aquecer a peça conformada até que esta apresente densidade relativa entre 75% e 92% da densidade teórica, e, em seguida, submetê-la a um resfriamento rápido até uma temperatura inferior, onde deve permanecer por um período até o fim da densificação. Desta maneira, é possível obter peças densas, com tamanho médio de grãos inferior ao obtido via sinterização convencional, melhorando suas propriedades mecânicas. Neste trabalho, foram caracterizados, por dilatometria, compósitos alumina-zircônia parcialmente estabilizada com ítria (3Y-ZrO2), com teor de ZrO2 variando de 0 a 30% massa/massa. Após compatibilização do comportamento destes compósitos durante a sinterização e determinação da temperatura de pico do processo de sinterização em dois estágios (TSS), foram montadas peças com gradiente de composição. Estas peças foram sinterizadas em dois estágios, com temperatura de pico de 1450°C e temperatura de patamar de 1350°C por 8 horas. A microestrutura foi avaliada com o uso de microscópio eletrônico de varredura e realizou-se a caracterização mecânica por ensaios de dureza, tenacidade à indentação, a fim de se fazer um estudo comparativo dos resultados obtidos para as peças sinterizadas em dois estágios com os das peças com gradiente funcional densificadas via sinterização convencional a 1500°C. A co-prensagem, seguida da técnica de sinterização em dois estágios utilizada para obtenção de peças com gradiente funcional, foi eficiente em produzir peças com densidade aparente relativa de 98,1% DT, valores de tenacidade a indentação variando entre 4,3 MPa.m1/2 a 9,8 MPa.m1/2 e valores de dureza entre 17,5 GPa a 18,4 GPa. / The interest for functionally graded materials (FGM) has grown up during last 2 decades owing to the possibility of developing pieces and devices with a gradual properties variation along one or more dimensions, which allows an optimum performance as a function of imposed solicitation. On the other hand, two stage sintering is a relative new sintering technique, where the shaped pieces are heated up to a relative density of 75-92% t.d., followed by a fast cooling step, up to an inferior temperature, where the piece in maintained up to the end of dense structures, whit finer microstructures, responsible for better mechanical properties. In this work, we characterized alumina-ytria-stabilized zirconia composites, with different amounts of 3Y-ZrO2, by dilatometry. After fitting thermal behavior of the distinct composites during sintering and determining temperature of maximum densification rate, co-pressed FGMs were constructed. Then pieces were sintered by pressureless traditional technique and two stage sintering, with a peak temperature of 1450°C and soaking temperature of 1350°C x 8 hours. Microstructure was studied by SEM and mechanical properties: microhardness and indentation toughness, in order to compare pressureless sintered FGMs at 1500°C and two stage sintered FGMs.

O galato de lantânio contendo substituições parciais de estrôncio e magnésio (La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ) apresenta estrutura tipo perovsquita e alta condutividade para íons de oxigênio. Outras características desta cerâmica são o extenso domínio eletrolítico e a baixa condutividade eletrônica. É um material promissor para uso como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido que operam em temperaturas intermediárias, devido sua alta condutividade iônica e estabilidade em uma ampla faixa de pressão parcial de oxigênio. Neste trabalho, a composição La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O3-δ foi preparada pelo método convencional de mistura de óxidos a partir de diferentes rotas e pelo método de complexação de cátions. As amostras foram consolidadas pelo método convencional de sinterização e por sinterização rápida. Pelo método de mistura de óxidos foi possível obter a fase ortorrômbica do LSGM, mas não foi possível eliminar as fases SrLaGaO4, La4Ga2O9 e SrLaGa3O7, independente das condições de sinterização utilizadas. Precipitados de óxido de magnésio foram observados nas amostras preparadas pelos dois métodos de síntese empregados identificados apenas por microscopia eletrônica de varredura. As densidades obtidas foram superiores a 97% da densidade teórica em amostras sinterizadas a 1450 °C/4 h, para os materiais preparados por mistura de óxidos. Amostras preparadas por método de complexação de cátions e aquelas consolidadas por sinterização rápida apresentaram menores valores de densidade. Grãos de tamanhos micrométricos foram obtidos para os dois métodos de sinterização. Amostras calcinadas a 1250°C apresentaram maiores densidades e maiores valores de condutividade iônica dos grãos e dos contornos de grãos, quando comparadas com as demais amostras. / Lanthanum gallate with partial substitution on La and Ga sites (La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ) has perovskite structure and high oxide-ion conductivity. Other properties of this ceramic material comprise a relatively wide electrolytic domain and low electron conductivity. Doped lanthanum gallate is a potential solid electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cells due to its high ionic conductivity and stability in a wide range of oxygen partial pressure. In this work, the composition La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ was prepared by the conventional method of mixing of the starting oxides followed by different processing routes and by the cation complexation method. The ceramic specimens were consolidated by conventional sintering and by fast firing. All specimens prepared by solid state reaction show the characteristic orthorhombic phase of lanthanum gallate and SrLaGaO4, La4Ga2O9 and SrLaGa3O7 secondary phases, independent on the method of sintering. Energy dispersive X-ray spectroscopy coupled to scanning electron microscopy evidenced that all prepared specimens contain MgO grains precipitated along the grain boundaries. High relative densities were obtained for specimens prepared by solid state reaction and consolidated by conventional sintering at 1450 °C/4 h. All specimens exhibit micron sized grains independent on the sintering method. The highest values of relative density and ionic conductivity were obtained for specimens calcined at 1250°C.

Foram efetuados experimentos de sinterização em cerâmica policristalina de ZrO2: 3 mol% Y2O3 (3YSZ) por três métodos: aquecimento seguindo o perfil temperatura ambiente 1400 °C temperatura ambiente (sinterização convencional), aquecimento a partir da temperatura ambiente até 1000-1100 °C sob aplicação de campo elétrico AC (sinterização dinâmica assistida por campo elétrico), e aquecimento até 1000-1100 °C para aplicação do campo elétrico AC (sinterização isotérmica assistida por campo elétrico). O último método foi aplicado em amostras sob diferentes condições (amostras a verde, amostras a verde compactadas isostaticamente com diferentes pressões, amostras pré-sinterizadas a 1400 °C) e diferentes condições experimentais (diferentes frequências do campo elétrico AC, campo elétrico DC, diferentes limites de densidade de corrente, aplicação de carga simultaneamente à aplicação do campo elétrico). Todas as amostras de 3YSZ sinterizadas, além de terem a densidade aparente determinada, tiveram a superfície observada em microscópio eletrônico de varredura para avaliação do tamanho médio de grão e distribuição do tamanho de grão (em alguns casos, ao longo da superfície, do centro para a borda). Além disso, análises de espectroscopia de impedância foram feitas para avaliar a contribuição intergranular (principalmente contorno de grão) e intragranular (grãos) para a resistividade elétrica. A ideia principal foi coletar dados sobre sinterização assistida por campo elétrico, procurando entender o mecanismo atuando no método de sinterização, conhecido por produzir peças cerâmicas densas em temperaturas menores do que as usadas em sinterização convencional, em tempos curtos, e com inibição do crescimento de grão. Os resultados principais mostram que: 1) o nível de retração depende da frequência do campo elétrico AC, 2) quanto maior a porosidade, maior o efeito do campo elétrico, 3) quanto maior o valor da densidade de corrente, maior a densificação, até um determinado limite a partir do qual a amostra é danificada, 4) o pulso de corrente elétrica flui preferencialmente pela região intergranular, e 5) amostras submetidas a sinterização assistida por campo elétrico mostraram aumento da condutividade do contorno de grão. Um mecanismo para a sinterização assistida por campo elétrico é proposto, baseado em que 1) aquecimento Joule é o efeito principal, 2) a corrente elétrica, que surge como resultado da aplicação do campo elétrico, flui pela região intergranular, 3) o aquecimento Joule difunde as espécies químicas depletadas nas interfaces de volta aos grãos, aumentando a concentração de defeitos, levando ao aumento da condutividade do grão, e 4) o aquecimento Joule é responsável por diminuir a barreira potencial na região de carga espacial, inibindo o bloqueio dos íons de oxigênio nos contornos de grão. / Experiments on sintering ZrO2: 3 mol% Y2O3 polycrystalline ceramics (Y-TZP, hereafter 3YSZ) were carried out by three methods: heating following the room temperature-1400°C-room temperature profile (conventional sintering), heating from room temperature to 1000-1100°C under an applied AC electric field (dynamic electric field-assisted sintering), and heating to 1000-1100°C for application of an AC electric field (isothermal electric field-assisted sintering). The last method was performed under different specimen conditions (green pellets, green pellets isostatically pressed with different loads, pellets pre-sintered at 1400°C) and different experimental conditions (different frequencies of the AC electric field, DC electric fields, different limitation of the electric current densities, applying loads simultaneously to application of the electric field). All 3YSZ sintered samples, besides having their apparent densities determined, had their surfaces observed in a scanning electron microscope to evaluate average grain size and distribution of grain sizes (some, along the surface from the center to the border). Moreover, impedance spectroscopy analyses were carried out to evaluate the intergranular (mainly grain boundary) and intragranular (bulk) contributions to the electrical resistivity. The primary idea was to collect data on electric field-assisted sintering looking for understanding the mechanisms behind that sintering method, known to produce dense ceramic pieces at temperatures lower than those used in conventional sintering, in short times and inhibiting grain growth. The main results show that 1) the shrinkage level depends on the AC frequency, 2) the larger the porosity the higher the electric field effect, 3) higher current densities promotes higher densification up to a limit that could damage the sample, 4) the electric current pulse follows preferentially the intergranular instead of the bulk pathway, and 5) electric field-assisted sintered specimens show enhanced grain boundary conductivity. A mechanism for the electric field-assisted sintering is proposed based on that 1) Joule heating is the primary event, 2) the electric current, as a result of the electric field, follows the intergranular pathway, 3) Joule heating diffuses chemical species depleted at the interfaces back to the bulk, increasing the defect concentration, leading to the enhancement of the bulk conductivity, and 4) that same Joule heating is responsible for the decrease of the potential barrier at the space charge region, inhibiting the blocking of oxide ions at the grain boundaries.

Foram efetuados experimentos de sinterização em cerâmica policristalina de ZrO2: 3 mol% Y2O3 (3YSZ) por três métodos: aquecimento seguindo o perfil temperatura ambiente 1400 °C temperatura ambiente (sinterização convencional), aquecimento a partir da temperatura ambiente até 1000-1100 °C sob aplicação de campo elétrico AC (sinterização dinâmica assistida por campo elétrico), e aquecimento até 1000-1100 °C para aplicação do campo elétrico AC (sinterização isotérmica assistida por campo elétrico). O último método foi aplicado em amostras sob diferentes condições (amostras a verde, amostras a verde compactadas isostaticamente com diferentes pressões, amostras pré-sinterizadas a 1400 °C) e diferentes condições experimentais (diferentes frequências do campo elétrico AC, campo elétrico DC, diferentes limites de densidade de corrente, aplicação de carga simultaneamente à aplicação do campo elétrico). Todas as amostras de 3YSZ sinterizadas, além de terem a densidade aparente determinada, tiveram a superfície observada em microscópio eletrônico de varredura para avaliação do tamanho médio de grão e distribuição do tamanho de grão (em alguns casos, ao longo da superfície, do centro para a borda). Além disso, análises de espectroscopia de impedância foram feitas para avaliar a contribuição intergranular (principalmente contorno de grão) e intragranular (grãos) para a resistividade elétrica. A ideia principal foi coletar dados sobre sinterização assistida por campo elétrico, procurando entender o mecanismo atuando no método de sinterização, conhecido por produzir peças cerâmicas densas em temperaturas menores do que as usadas em sinterização convencional, em tempos curtos, e com inibição do crescimento de grão. Os resultados principais mostram que: 1) o nível de retração depende da frequência do campo elétrico AC, 2) quanto maior a porosidade, maior o efeito do campo elétrico, 3) quanto maior o valor da densidade de corrente, maior a densificação, até um determinado limite a partir do qual a amostra é danificada, 4) o pulso de corrente elétrica flui preferencialmente pela região intergranular, e 5) amostras submetidas a sinterização assistida por campo elétrico mostraram aumento da condutividade do contorno de grão. Um mecanismo para a sinterização assistida por campo elétrico é proposto, baseado em que 1) aquecimento Joule é o efeito principal, 2) a corrente elétrica, que surge como resultado da aplicação do campo elétrico, flui pela região intergranular, 3) o aquecimento Joule difunde as espécies químicas depletadas nas interfaces de volta aos grãos, aumentando a concentração de defeitos, levando ao aumento da condutividade do grão, e 4) o aquecimento Joule é responsável por diminuir a barreira potencial na região de carga espacial, inibindo o bloqueio dos íons de oxigênio nos contornos de grão. / Experiments on sintering ZrO2: 3 mol% Y2O3 polycrystalline ceramics (Y-TZP, hereafter 3YSZ) were carried out by three methods: heating following the room temperature-1400°C-room temperature profile (conventional sintering), heating from room temperature to 1000-1100°C under an applied AC electric field (dynamic electric field-assisted sintering), and heating to 1000-1100°C for application of an AC electric field (isothermal electric field-assisted sintering). The last method was performed under different specimen conditions (green pellets, green pellets isostatically pressed with different loads, pellets pre-sintered at 1400°C) and different experimental conditions (different frequencies of the AC electric field, DC electric fields, different limitation of the electric current densities, applying loads simultaneously to application of the electric field). All 3YSZ sintered samples, besides having their apparent densities determined, had their surfaces observed in a scanning electron microscope to evaluate average grain size and distribution of grain sizes (some, along the surface from the center to the border). Moreover, impedance spectroscopy analyses were carried out to evaluate the intergranular (mainly grain boundary) and intragranular (bulk) contributions to the electrical resistivity. The primary idea was to collect data on electric field-assisted sintering looking for understanding the mechanisms behind that sintering method, known to produce dense ceramic pieces at temperatures lower than those used in conventional sintering, in short times and inhibiting grain growth. The main results show that 1) the shrinkage level depends on the AC frequency, 2) the larger the porosity the higher the electric field effect, 3) higher current densities promotes higher densification up to a limit that could damage the sample, 4) the electric current pulse follows preferentially the intergranular instead of the bulk pathway, and 5) electric field-assisted sintered specimens show enhanced grain boundary conductivity. A mechanism for the electric field-assisted sintering is proposed based on that 1) Joule heating is the primary event, 2) the electric current, as a result of the electric field, follows the intergranular pathway, 3) Joule heating diffuses chemical species depleted at the interfaces back to the bulk, increasing the defect concentration, leading to the enhancement of the bulk conductivity, and 4) that same Joule heating is responsible for the decrease of the potential barrier at the space charge region, inhibiting the blocking of oxide ions at the grain boundaries.

O interesse em materiais com gradiente funcional (MGF) tem crescido nos últimos anos devido à possibilidade de se obter peças com variação de propriedades ao longo de uma ou mais dimensões, gerando desempenho ótimo dependendo da solicitação imposta ao material. Por outro lado, a sinterização em dois estágios, consiste em aquecer a peça conformada até que esta apresente densidade relativa entre 75% e 92% da densidade teórica, e, em seguida, submetê-la a um resfriamento rápido até uma temperatura inferior, onde deve permanecer por um período até o fim da densificação. Desta maneira, é possível obter peças densas, com tamanho médio de grãos inferior ao obtido via sinterização convencional, melhorando suas propriedades mecânicas. Neste trabalho, foram caracterizados, por dilatometria, compósitos alumina-zircônia parcialmente estabilizada com ítria (3Y-ZrO2), com teor de ZrO2 variando de 0 a 30% massa/massa. Após compatibilização do comportamento destes compósitos durante a sinterização e determinação da temperatura de pico do processo de sinterização em dois estágios (TSS), foram montadas peças com gradiente de composição. Estas peças foram sinterizadas em dois estágios, com temperatura de pico de 1450°C e temperatura de patamar de 1350°C por 8 horas. A microestrutura foi avaliada com o uso de microscópio eletrônico de varredura e realizou-se a caracterização mecânica por ensaios de dureza, tenacidade à indentação, a fim de se fazer um estudo comparativo dos resultados obtidos para as peças sinterizadas em dois estágios com os das peças com gradiente funcional densificadas via sinterização convencional a 1500°C. A co-prensagem, seguida da técnica de sinterização em dois estágios utilizada para obtenção de peças com gradiente funcional, foi eficiente em produzir peças com densidade aparente relativa de 98,1% DT, valores de tenacidade a indentação variando entre 4,3 MPa.m1/2 a 9,8 MPa.m1/2 e valores de dureza entre 17,5 GPa a 18,4 GPa. / The interest for functionally graded materials (FGM) has grown up during last 2 decades owing to the possibility of developing pieces and devices with a gradual properties variation along one or more dimensions, which allows an optimum performance as a function of imposed solicitation. On the other hand, two stage sintering is a relative new sintering technique, where the shaped pieces are heated up to a relative density of 75-92% t.d., followed by a fast cooling step, up to an inferior temperature, where the piece in maintained up to the end of dense structures, whit finer microstructures, responsible for better mechanical properties. In this work, we characterized alumina-ytria-stabilized zirconia composites, with different amounts of 3Y-ZrO2, by dilatometry. After fitting thermal behavior of the distinct composites during sintering and determining temperature of maximum densification rate, co-pressed FGMs were constructed. Then pieces were sintered by pressureless traditional technique and two stage sintering, with a peak temperature of 1450°C and soaking temperature of 1350°C x 8 hours. Microstructure was studied by SEM and mechanical properties: microhardness and indentation toughness, in order to compare pressureless sintered FGMs at 1500°C and two stage sintered FGMs.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mestrado_Thiago_Martins_Amaral.pdf: 3609467 bytes, checksum: ece5cabfa428decf86242ad3624c5852 (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / This work presents the systematic results of studies concerning the sintering of the Bi12TiO20 (BTO) aiming the production of transparent ceramic samples. All that because the BTO is a material that has great scientific and technologic visibility due to its optical, electro and electro-optical properties, but still little explored as ceramic. The sintering starting material was obtained by solid state reaction between Bi2O3 e TiO2; the synthesized BTO was grinded in ball milling until sub micrometric sizes. The conditions for preparing green samples were also investigated, allowing samples with green relative density between 58% and 62%, with uniaxial and isostatic pressing techniques. The study of the sintering process involved different sintering programs, under different atmospheres conditions and additive utilization. Optimized conditions were established and the limiting factors discussed. The quality of the obtained ceramics was assessed by their final relative density, phase homogeneity, microstructure and optical properties (transmission, optical activity and electro-optical performance). Samples with relative density above 99,9% and 50% of the monocrystal´s optical transmission in the 633 nm wavelength and equal optical activity were obtained. Nevertheless, the ceramics still show scattering centers and none liquid electro-optical effect was observed. / Neste trabalho são apresentados resultados de estudos sistemáticos referentes à sinterização do Bi12TiO20 (BTO) visando a obtenção de amostras cerâmicas transparentes. Isso porque o BTO é um material de grande interesse científico e tecnológico devido às suas propriedades ópticas, elétricas e eletroópticas, mas ainda pouco explorado como cerâmica. O material de partida para sinterização foi obtido por reação no estado sólido entre Bi2O3 e TiO2; o BTO assim sintetizado foi moído em moinho de bolas até tamanhos submicrométricos. As condições de preparação de pastilhas a verde foram investigadas, permitindo a obtenção de corpos com densidade relativa a verde, entre 58% e 62%, com uso de prensagem uniaxial e isostática. O estudo do processo de sinterização envolveu avaliar diferentes rampas de aquecimento, atmosfera de sinterização e utilização de aditivos. Condições otimizadas foram estabelecidas e os fatores limitantes discutidos. As cerâmicas foram avaliadas com respeito à densidade relativa final, homogeneidade de fase, microestrutura e propriedades ópticas (transmissividade, atividade óptica e modulação eletro-óptica). Amostras com densidade relativa maior que 99,9%, transmitância óptica de até 50% daquela do monocristal em 633 nm e atividade óptica idêntica foram obtidas. No entanto, as cerâmicas ainda apresentam centros espalhadores e nenhum efeito líquido de modulação eletro-óptica foi observado.

O galato de lantânio contendo substituições parciais de estrôncio e magnésio (La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ) apresenta estrutura tipo perovsquita e alta condutividade para íons de oxigênio. Outras características desta cerâmica são o extenso domínio eletrolítico e a baixa condutividade eletrônica. É um material promissor para uso como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido que operam em temperaturas intermediárias, devido sua alta condutividade iônica e estabilidade em uma ampla faixa de pressão parcial de oxigênio. Neste trabalho, a composição La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O3-δ foi preparada pelo método convencional de mistura de óxidos a partir de diferentes rotas e pelo método de complexação de cátions. As amostras foram consolidadas pelo método convencional de sinterização e por sinterização rápida. Pelo método de mistura de óxidos foi possível obter a fase ortorrômbica do LSGM, mas não foi possível eliminar as fases SrLaGaO4, La4Ga2O9 e SrLaGa3O7, independente das condições de sinterização utilizadas. Precipitados de óxido de magnésio foram observados nas amostras preparadas pelos dois métodos de síntese empregados identificados apenas por microscopia eletrônica de varredura. As densidades obtidas foram superiores a 97% da densidade teórica em amostras sinterizadas a 1450 °C/4 h, para os materiais preparados por mistura de óxidos. Amostras preparadas por método de complexação de cátions e aquelas consolidadas por sinterização rápida apresentaram menores valores de densidade. Grãos de tamanhos micrométricos foram obtidos para os dois métodos de sinterização. Amostras calcinadas a 1250°C apresentaram maiores densidades e maiores valores de condutividade iônica dos grãos e dos contornos de grãos, quando comparadas com as demais amostras. / Lanthanum gallate with partial substitution on La and Ga sites (La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ) has perovskite structure and high oxide-ion conductivity. Other properties of this ceramic material comprise a relatively wide electrolytic domain and low electron conductivity. Doped lanthanum gallate is a potential solid electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cells due to its high ionic conductivity and stability in a wide range of oxygen partial pressure. In this work, the composition La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ was prepared by the conventional method of mixing of the starting oxides followed by different processing routes and by the cation complexation method. The ceramic specimens were consolidated by conventional sintering and by fast firing. All specimens prepared by solid state reaction show the characteristic orthorhombic phase of lanthanum gallate and SrLaGaO4, La4Ga2O9 and SrLaGa3O7 secondary phases, independent on the method of sintering. Energy dispersive X-ray spectroscopy coupled to scanning electron microscopy evidenced that all prepared specimens contain MgO grains precipitated along the grain boundaries. High relative densities were obtained for specimens prepared by solid state reaction and consolidated by conventional sintering at 1450 °C/4 h. All specimens exhibit micron sized grains independent on the sintering method. The highest values of relative density and ionic conductivity were obtained for specimens calcined at 1250°C.

As técnicas de sinterização convencional de zircônia tetragonal parcialmente estabilizada com ítria (Y-TZP) vêm apresentando limitações quanto ao tempo e temperatura de sinterização, aumentando o custo do produto biocerâmico. Assim, a sinterização por micro-ondas se torna uma alternativa apropriada promovendo rápido aquecimento, elevadas densidades, controle de tamanho de grão, reduzindo o tempo total para produzir o material cerâmico desejado. O objetivo do presente trabalho foi comparar o efeito da sinterização por micro-ondas de cerâmicas comerciais Y-TZP pré-sinterizadas (grupos V-M e LP-M) e outra produzida a partir de pós sintetizados pela técnica de coprecipitação (grupo CP-M). Valores de densidade, tenacidade à fratura, tamanho de grão, translucidez e quantificação das fases cristalinas de amostras sinterizadas, antes e após envelhecimento em reator hidrotérmico, foram relatados. Os grupos V-M e CP-M de amostras foram sinterizados a 1450°C e 1350°C por 15 e 30 minutos e o grupo LP-M, sinterizado apenas a 1450°C, nos mesmos tempos. Os grupos sinterizados a 1450°C por 15 e 30 minutos apresentaram os maiores valores de densidade (média de 98% em relação à densidade teórica). O tamanho médio de grão das amostras de maior densificação variou de 309 a 355 nm. Os resultados de translucidez (ΔE) são próximos aos divulgados na literatura. A quantificação de fases por difratometria de raios X das amostras não envelhecidas, indicou que em sua maioria, são formadas por 89% de fase tetragonal e 11% fase cúbica. Os ensaios de envelhecimento hidrotérmico permitiram verificar o comportamento de degradação de fases das amostras sinterizadas em micro-ondas, demonstrando que, no caso das cerâmicas comerciais, essa técnica é uma alternativa viável para produção de cerâmicas Y-TZP mais resistentes à degradação. / Conventional sintering techniques of yttria-tetragonal zirconia polycrystals (Y-TZP) ceramics have presented limitations regarding the sintering time and temperature, increasing the cost of the final dental and biomedical products. Herein, microwave sintering comes to be an interesting alternative by providing fast heating, high densification and grain size control, reducing the overall processing time to produce the desired ceramic material. The aim of this study was to compare the effect of microwave sintering of a pre-sintered Y-TZP dental ceramics (V-M and LP-M groups) and other prepared from powders synthesized in a laboratorial scale by the precipitation route (CP-M group). Values of densification, fracture toughness, grain size, translucency and crystalline phases quantification of aged and non-aged sintered samples were reported. The groups V-M and CP-M were sintered at 1450°C and 1350°C for 15 and 30 minutes and the group LP-M was sintered at 1450°C at the same times. The sintered samples at 1450°C for 15 and 30 minutes presented the highest density values (around 98% related to theoretical density). The average grain size of highest density samples varied between 309 a 355 nm. The translucency (ΔE) results were similar to the reported literature. The X-ray diffraction crystalline phase quantification analysis indicated that the majority of the non-aged samples were formed by 89% tetragonal phase and 11% cubic phase. The hydrothermal tests allowed to verify the phase degradation behavior under wet environment of microwave sintered samples, indicating that in the case of commercial ceramics, this technique as an viable alternative for production of better degradation resistance Y-TZP ceramics.

Estudou-se a caracterização de blocos sinterizados à base de Co-Cr-Mo visando a obtenção de próteses odontológicas por fresagem CAD/CAM. O processo de sinterização foi estudado e ocorreu através do transporte difusional de massa e calor no estado sólido, denominado sinterização no estado sólido. Esse fenômeno produz uma forte união entre as partículas devido ao transporte de massa, em escala atômica, sob condições controladas de tempo, temperatura e atmosfera. Foram realizadas sinterizações interrompidas a 800, 1000, 1200 e 1300°C nos tempos de 15 minutos, 1 hora e 4 horas. A liga foi caracterizada nas condições recebida e sinterizadas em termos de composição química, propriedades mecânicas e caracterização microestrutural. Para isto, utilizou-se fluorescência de raios X, dilatometria, ensaios de Arquimedes, ensaios de dureza, ensaios de compressão, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica e microanálise eletrônica dispersiva (EDS). Os resultados composicionais indicam que a liga se encontrava dentro da faixa de composição química estabelecida pelo manual do fabricante e pela norma ASTM 1537. As partículas analisadas na condição pré-sinterizada exibiram formato esférico, indicando uma provável utilização de pós atomizados. A estimativa do levantamento da distribuição do tamanho das partículas foi realizado utilizando o programa de computador ImageJ, e a distribuição foi caracterizada como assimétrica positiva. O material no estado recebido se apresentou monofásico. A fase presente encontrada foi ?Co com estrutura cristalina CFC. Em contrapartida, as amostras sinterizadas apresentaram porções de fase ?Co, com estrutura cristalina hexagonal, fase esta formada a partir da transformação ?Co <-> ?Co, na qual, a energia armazenada na forma de defeitos é a força motriz da transformação. E sugere que a transformação ocorreu durante resfriamento. A amostra sinterizada por quatro horas em 1200°C apresentou-se no estágio final de sinterização, dado que os poros encontrados tinham aspecto arredondado e com densificação maior que 90%. Os resultados de compressão indicam tensão média de ruptura de 2523 ± 168 MPa. / This work studied the characterization of Co-Cr-Mo sintered blocks in order to obtain dental prosthesis by prototyping CAD/CAM. The sintering process was studied through diffusional mass transport in solid state, termed solid state sintering. This phenomenon produces a strong bond between the particles due to mass transport, at the atomic scale, under controlled conditions of time, temperature and atmosphere. The interrupted sintering was performed at 800, 1000, 1200 and 1300 ° C in times to 15 minutes, 1 hour and 4 hours. The alloy was characterized in conditions as received and sintered in terms of chemical composition, mechanical properties and microstructural characterization. For this, we used X-ray fluorescence, dilatometry, Archimedes tests, hardness tests, compression tests, scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy and dispersive electron microanalysis (EDS). The results indicate that the alloy was within the chemical composition range established by the manufacturer and ASTM 1537. The particles analyzed in the pre-sintered condition showed spherical shape, indicating a likely use of atomized powders. The estimate of the particle size distribution was performed using ImageJ software, and the distribution is characterized as positive asymmetric. The samples in the received state were monophasic. This phase was found ?Co with FCC crystal structure. On the order hand, the sintered samples showed ?Co phase portions with hexagonal crystal structure, phase formed from the transformation ?Co <-> ?Co, in which the energy stored in the form of defects is the driving force of transformation and suggests that transformation occurred during the cooling. Sample sintered during four hours at 1200°C was in the final stages of sintering, since the pores were found aspect rounded and densification above 90%. The compression results indicate rupture stress at 2523 ± 168 MPa.

A introdução de cálcio e lítio como aditivos de sinterização na céria: 10% mol gadolínia foi investigada com o intuito de verificar sua influência na densificação e condutividade elétrica das cerâmicas sinterizadas. Pós contendo de 0 a 1,5% mol do metal foram preparados tanto por reação em estado sólido quanto pela co-precipitação dos oxalatos. As principais técnicas de caracterização utilizadas foram análise térmica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e medida da condutividade elétrica por espectroscopia de impedância. Os resultados obtidos mostraram que cerâmicas densas podem ser obtidas utilizando ambos os aditivos. O aumento no teor do aditivo resulta em aumento na densificação. A forma de adição, por reação em estado sólido ou por coprecipitação exerce influência na condutividade elétrica. A adição de cálcio promove maior crescimento dos grãos que o lítio. A condutividade elétrica das amostras contendo o segundo aditivo é inferior à da céria-gadolínia pura. Ambos os aditivos exercem influência na condutividade intergranular. Adição de cálcio resulta também em diminuição da condutividade intragranular. Os aditivos favorecem a exudação do gadolínio. / In this work, the use of calcium and lithium as sintering aid to gadolinia-doped ceria was systematically investigated. The main purpose was to verify the influence of these additives on the densification and electrical conductivity of sintered ceramics. Powder compositions containing up to 1.5 mol% (metal basis) of calcium or lithium were prepared by both solid state reaction and oxalate coprecipitation methods. The main characterization techniques were thermal analyses, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and electrical conductivity by impedance spectroscopy. Both additives promoted densification of gadolinia-doped ceria. The densification increases with increasing the additive content. Different effects on microstructure and electrical conductivity result from the method of preparation, e.g., solid state reaction or coprecipitation. Calcium addition greatly enhances the grain growth compared to lithium addition. The electrical conductivity of specimens containing a second additive is lower than that of pure gadolinia-doped ceria. Both additives influence the intergranular conductivity and favor the exudation of gadolinium out of the solid solution.