Este trabalho relata a caracterização de compósitos baseados em matriz vitrocerâmica do sistema Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA) reforçados com partículas de ZrSiO4. As propriedades físicas/mecânicas e químicas típicas das bateladas de vidros e dos compósitos foram medidos. Uma composição com 60% em peso de ZrSiO4 foi inicialmente selecionada por ter demonstrado elevados valores de resistência à flexão (190 MPa) e resistência à abrasão profunda (51 mm³). Para esta mesma composição foi adicionado 7% em peso de bentonita a fim de se obter um comportamento de plasticidade adequado para extrusão. As amostras sinterizadas (1150 ºC por 10 min) apresentaram uma retração térmica linear de 14% e valores de resistência à flexão de 220 MPa.

This work reports on the characterization of ZrSiO4 particulate-reinforced Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA) glass-ceramic matrix composites. The typical physical/mechanical and chemical properties of the glass batches and the composites were measured. A composition with 60 wt.% ZrSiO4 was preliminarily selected because it demonstrated the highest values of bending strength (190 MPa) and deep abrasion resistance (51 mm³). To this same composition was given a 7 wt.% bentonite addition in order to obtain plasticity behavior suitable for extrusion. The sintered samples (1150 ºC for 10 min) presented a thermal linear shrinkage of 14% and bending strength values of 220 MPa.

Neste trabalho, filtros com estrutura fibrosa foram produzidos utilizando-se matéria-prima de baixo custo, disponível comercialmente e caracterizados para aplicações em filtração de aerossóis. Mantas refratárias sílico-aluminosas comerciais foram prensadas uniaxialmente, utilizando-se 10% em massa de acetato de polivinila como ligante. Nesta etapa, as amostras foram submetidas à compactação com diferentes pressões para obtenção de diferentes porosidades. Após a prensagem, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico a 500 ºC durante 1 h para a degradação do polímero. Subseqüentemente, as amostras foram sinterizadas a 1200 ºC durante 1 h, resultando em uma estrutura fibrilar porosa, composta por mulita (3SiO2.2Al2O3), com porosidade na faixa de 50 a 75%. A morfologia dos filtros fibrosos foi caracterizada através de microscopia eletrônica de varredura, que revelou uma estrutura tridimensional porosa de fibras interconectadas. A resistência mecânica foi avaliada através de ensaios de compressão e de flexão em quatro pontos. Ensaios de permeabilidade e eficiência de coleta de partículas com diferentes diâmetros foram efetuados e os resultados comparados a filtros comerciais. Os valores obtidos para a permeabilidade e eficiência de coleta estão na ordem de grandeza esperada para filtros de gases, apresentando assim grande potencial para aplicações industriais.

Filters with fibrous structure were produced from low cost, commercially available raw materials and characterized for aerosol filtration. Refractory aluminosilicate fibers were uniaxially pressed with polyvinyl acetate as binder. Different pressures were applied, which yielded samples with different porosities. After pressing, the samples were heat treated at 500 ºC during 1 h in air for debinding with subsequent sintering at 1200 ºC for 1 h, which resulted in porous fibrous structures composed mainly by mullite (3SiO2.2Al2O3) with porosity in the range of 50%-75%. The microstructure of the fibrous filters was evaluated by scanning electron microscopy, which revealed a porous morphology comprised by three-dimensional interconnected fibers. Mechanical strength was measured by compressive and 4-point bending tests. Permeability and particle collection efficiency were evaluated and compared with commercially available filters. The permeability and collection efficiency values are in the order of magnitude of cellular supports for aerosol filters and, therefore, suitable for several technological applications.

Espumas vítreas do sistema Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O 3 (LZSA) foram produzidas pelo processo gelcasting, associado à aeração de suspensões cerâmicas, sem controle atmosférico. Por meio da adição de diferentes concentrações de agente espumante (Fongraminox) foi possível obter espumas vítreas com densidade relativa variando entre uma estreita faixa (0,10-0,15). As espumas vítreas apresentaram resistência à compressão de 2,5-3,7 MPa, que correspondem a porosidade entre 85 e 89% e macroestrutra com poros aproximadamente esféricos e interconectados. Tais características tornam esses materiais atraentes para as seguintes aplicações tecnológicas: filtros para metais fundidos e gases quentes e, suportes catalíticos.

Vitreous foams in the Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O 3 (LZSA) system were produced by the gelcasting process with aeration of ceramic suspensions and without atmospheric control. By the addition of different concentrations of foaming agent (Fongraminox) it was possible to attain glass-ceramic foams in a narrow range of relative density (0.10-0.15). The glass-ceramic foams showed compressive strength of 2.5-3.7 MPa, which corresponds to porosity between 85-89%, and macrostructure with pores nearly spherical and interconnected, these characteristics make these materials attractive for the following applications technology: filters of molten metals and hot gas, and catalytic support.

A conversão de materiais ligninocelulósicos em cerâmicas biomórficas tem despertado particular interesse, por tratar-se de uma nova classe de materiais cerâmicos de alto valor agregado, produzidos a partir de matérias-primas de baixo custo e relevante papel econômico. Cerâmicas biomórficas são obtidas por meio do processo de biomodelagem, que consiste na reprodução ao nível micrométrico da estrutura natural do material de partida. Neste trabalho, os materiais ligninocelulósicos utilizados como material de partida foram fibras de sisal, ratam e pinheiro. Estes foram convertidos por pirólise em pré-formas de carbono. Subseqüentemente, essas pré-formas foram infiltradas com alumínio gasoso em temperaturas que variaram de 1400 ºC a 1600 ºC sob vácuo, obtendo-se assim carbeto de alumínio (Al4C3). Por ser um material frágil e de rápida decomposição, O Al4C3 foi rapidamente oxidado a 1600 ºC para sua conversão total em fibras de Al2O3 biomórfica. A microestrutura e morfologia das cerâmicas biomórficas obtidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios X. O estudo comparativo da infiltração de alumínio gasoso foi realizado com base em resultados obtidos por análise termogravimétrica.

The reproduction of lignocellulosic structures into biomorphous ceramics has been extensively studied since it results in added-value products from relatively inexpensive raw materials. Synthetic ceramics can be obtained by biotemplating maintaining the structural features of native wood or fibers. In the present study, lignocellulosic materials, i.e, sisal, rattan and pinnus, were used to produce alumina fibers. The natural structures were pyrolized into carbon prefoms and subsequently infiltrated with aluminum gas temperatures ranging from 1400 ºC to 1600 ºC under vacuum, resulting in aluminum carbide (Al4C3). Because of its brittle nature and fast decomposition, Al4C3 was quickly oxidized at 1600 ºC to produce biomorphous Al2O3 fibers. The microstructure and morphology of the ceramic fibers was characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. A comparative study on the infiltration of aluminum gas was performed based on thermogravimetric analyses.