Abstract The study on the physical-mechanical properties of alkali-activated materials (AAM) produced by the ‘one-part’ method was carried out. For this, residues such as fly ash and rice husk ash (RHA) were used. The alkaline activator (NaOH) was calcined together with RHA for 2 h at 750 °C. Dry mixes were prepared by replacing fly ash with 10%, 20%, and 30% by weight of the calcined material. The samples produced were characterized after 7 and 28 days of curing. The results showed that the investigated variables (calcined material content and curing time at room temperature) were responsible for important variations: compressive strength from 2.40 to 24.92 MPa, modulus of elasticity from 0.90 to 12.32 GPa, water absorption from 2.92% to 13.64%, apparent porosity from 4.82% to 20.02%, and density from 1.48 to 1.71 g/cm3. It was concluded that these variations were due to the high concentration of Na2O and SiO2 in the dry mixtures.

Abstract The fracture toughness of 3Y-TZP ceramics obtained from a nanocrystalline powder with an optimized microstructure and highly transformable tetragonal grains was investigated. Samples of ZrO2-3 mol% Y2O3 were sintered at temperatures between 1250 and 1400 °C, with isothermal holding times of up to 16 h. Samples sintered at 1250 °C exhibited relative densities ranging between 92% and 98%, which increased with increasing isothermal duration, while samples sintered at 1300, 1350, or 1400 °C achieved densification higher than 98% for all isothermal treatments. Crystallographic analysis indicated the presence of a highly transformable ZrO2-tetragonal phase ( c / a √ 2 = 1 . 0148 - 1 . 0154 ) for all conditions studied. The average grain size ranged from 0.18±0.04 mm (1250 °C-0 h) to 0.64±0.08 mm (1400 °C-16 h), indicating activation energy of 141.3 kJ/mol for grain growth and a growth exponent of 2.8. Both Vickers hardness (1025 to 1300 HV) and fracture toughness (4.0 to 7.8 MPa.m1/2) increased with increasing sintering temperature and time due to increased densification, reduced porosity, and maintenance of potentially high fracture toughness by the t→m phase transformation.

Resumo Atualmente existe um interesse crescente no uso de resíduo industrial como matéria-prima na obtenção e desenvolvimento de novos produtos, a fim de atender as demandas tecnológicas e ambientais. As cinzas volantes, por exemplo, quando em contato com um meio alcalino formam polímeros inorgânicos ou geopolímeros, que possuem propriedades comparáveis com às do cimento Portland comum, mas são capazes de reduzir até 95% de emissão de CO2 na atmosfera. Neste trabalho, a resistência à corrosão de um geopolímero produzidos pela ativação alcalina de cinza volante tipo F foi avaliada em soluções de 3%, 6% e 9% de ácidos clorídrico e sulfúrico por até 28 dias. Os materiais apresentaram perda média total em termos de resistência à compressão de aproximadamente 29,8% e 39,5% após 28 dias de imersão em HCl e H2SO4, respectivamente. A imersão em HCl apresentou resultados divergentes devido à formação de cristais de NaCl em torno da microestrutura do material.

Abstract Currently, there is a growing interest in the use of industrial waste as a raw material in obtaining and developing new products in order to meet technological and environmental demands. Fly ash, for example, when in contact with an alkaline medium, forms inorganic polymers or geopolymers, which have properties comparable to ordinary Portland cement (OPC), but are capable of reducing up to 95% of CO2 emission into the atmosphere. In this study, the corrosion resistance of a geopolymer produced by the alkaline activation of fly ash type F was evaluated in 3%, 6%, and 9% hydrochloric and sulfuric acid solutions for up to 28 days. The materials showed an average loss in terms of compressive strength of approximately 29,8% and 39,5% after 28 days of immersion in HCl and H2SO4, respectively. The immersion in HCl showed divergent results due to the formation of NaCl crystals around the microstructure of the material.

Resumo O aumento de CO2 gerado durante a fabricação e aplicação do cimento Portland tem gerado a necessidade de se estudar a utilização de um novo sistema de ligantes. Os materiais provenientes da ativação alcalina de aluminossilicatos apresentam propriedades similares àquelas observadas no cimento Portland, sendo possível utilizá-los em algumas aplicações da construção civil. Nesse trabalho, investigou-se a produção de geopolímeros fabricados com metacaulim e cerâmica vermelha. Os materiais apresentaram resistência mecânica próxima de 30 MPa após 28 dias de cura. Os resultados acerca da microestrutura dos ligantes inorgânicos constaram que a utilização da cerâmica vermelha não modificou as reações de geopolimerização. Entretanto, a presença da cerâmica vermelha modificou os valores de absorção de água, porosidade aparente e densidade. A superfície apresentou algumas partículas de cerâmica vermelha que não participaram da reação. A baixa taxa de reação da cerâmica vermelha foi relacionada com as alterações observadas no ligante álcali-ativado.

Abstract The increase of CO2 released during the application and production of Portland cement has promoted the necessity to study a new kind of binder. The alkali-activated materials have similar properties of Portland cement; this way, some applications in the civil construction can be made using these materials. The aim of this work was to produce metakaolin and red ceramic based geopolymers. The specimens showed mechanical strength close to 30 MPa after 28 days of curing. The analysis of the microstructure demonstrated that the use of red ceramic did not modify the geopolymerization reactions. However, the red ceramic promoted changes in the water absorption, porosity and density values. The geopolymers surface showed some intact red ceramic particles. This was related to low reactivity of the raw material that promoted the observed modifications of the geopolymeric specimens.

Resumo Geopolímeros são uma nova classe de ligantes inorgânicos que possuem alta resistência mecânica, inércia química e podem ser fabricados a partir de uma série de subprodutos da indústria. Nesse trabalho amostras de geopolímeros foram produzidas pela ativação da cinza volante proveniente do complexo termelétrico de Jorge Lacerda, SC. Diferentes ativadores alcalinos foram utilizados para a obtenção dos materiais com o intuito de se observar como a modificação da composição química das soluções influencia as propriedades finais dos geopolímeros. Os resultados obtidos demonstraram que os materiais possuem alta resistência à compressão nas primeiras horas de cura (28 MPa) e que aumenta para valores próximos de 48 MPa após 28 dias. Por meio da difração de raios X observou-se que tanto as cinzas originais quanto as amostras ativadas apresentaram fases minerais comumente encontradas nesse tipo de material. A espectroscopia no infravermelho demonstrou que em todas as amostras, independente da composição química da solução alcalina, modificações nas bandas originais encontradas na cinza volante foram observadas. Tais modificações estão diretamente envolvidas com o processo de geopolimerização. As propriedades físicas das amostras, tais como absorção de água, porosidade e permeabilidade, também tiveram modificações quando diferentes composições químicas foram utilizadas para se ativar as cinzas volantes.

Abstract Geopolymers are a new class of binder with high mechanical strength, chemical inertia and can be made of by-products. In this work fly ash from a Brazilian power station was used to produce the geopolymer cement. To produce the geopolymers, different activator solutions were used in order to study the influence of the chemical composition of these solutions on the production of the fly ash-based geopolymers. The results showed that the Brazilian fly ash has the potential to be used in the geopolymerization process. The specimens presented high compression strength, 28 MPa after 24 h and 48 MPa after 28 days of cure. The X-ray diffraction of the original fly ash and the geopolymers samples exhibited some mineral phases presents in the fly ash and new zeolitic phases formed after the geopolymerization process. The infrared spectroscopic of all samples showed some modifications of absorption bands besides new bands corresponding to the geopolymerization process. The physical properties, such as the water absorption, porosity and permeability, changed when the activator solution changed and the curing time was modified.

Resumo Devido aos impactos ambientais gerados pela construção civil, muitos pesquisadores têm estudado os resíduos de construção e demolição. É possível encontrar na literatura científica trabalhos focados na pasta de cimento endurecido. Neste estudo, pasta de cimento Portland hidratada (PCH) preparada a partir de cimento Portland CP V-ARI (CP-V) foi desidratada via tratamento térmico a 700 °C (700-PCD) e a 900 °C (900-PCD), sendo em seguida reidratada. A estrutura e microestrutura durante hidratação, desidratação e reidratação foram investigadas. Para a caracterização das mudanças morfológicas, difração de raios X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas. A análise termogravimétrica foi utilizada para estudar as etapas de desidratação da pasta de cimento hidratada original. O estudo de desidratação da PCH mostrou que a 700 e 900 °C os novos nesossilicatos e CaO estão claramente presentes nas amostras. Durante a reidratação das amostras de 700-PCD e o 900-PCD, ocorreram reidratação parcial e carbonatação. Corpos de prova a partir de CP-V e 0%, 2%, 10%, 40% e 60% de pó de cimento desidratado (PCD) foram preparados. Corpos de prova preparados com até 40% de PCD apresentaram propriedades semelhantes, quando comparado com corpos de prova de pasta de cimento puro preparados com CP-V, enquanto adições de 60% de PCD resultaram em um decréscimo da resistência à compressão.

Abstract Because of the environmental impacts generated by civil construction, many researchers have studied the wastes of construction and demolition. It is possible to find in the scientific literature works focused on hardened cement paste. In this study, hydrated Portland cement paste (PCH) prepared from Portland cement CP V-ARI (CP-V) was dehydrated through heat treatments at 700 °C (700-PCD) and 900 °C (900-PCD) and then rehydrated. The structure and microstructure during hydration, dehydration and rehydration were investigated. For characterization of the morphological changes, X-ray diffraction analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy were used. Thermogravimetric analysis was used to study the stages of dehydration of the original hydrated cement paste. The study of dehydration of PCH showed that at 700 and 900 °C new nesosilicates and CaO were clearly present in the samples. During the rehydration of the samples 700-PCD and 900-PCD partial rehydration and carbonation occurred. Specimens from CP-V and 0%, 2%, 10%, 40% and 60% of dehydrated cement powder (PCD) were prepared. Specimens prepared with up to 40% of PCD showed similar properties when compared to the pure cement paste prepared from CP-V, while additions of 60% PCD resulted in a decrease of the compressive strength.

<p>Cerâmicas à base de alumina exibem combinações de propriedades as quais favorecem seu uso como biomaterial, com destaque para estruturas de prótese dentária. Entre as mais importantes propriedades para uso como biomaterial estão a dureza elevada, a estabilidade química e a biocompatibilidade. Normalmente, Al₂O₃é sinterizada no estado sólido em temperaturas superiores a 1600 ^oC; porem, devido às suas características difusionais, há grande dificuldade em eliminar completamente a porosidade. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e a caracterização de cerâmicas de Al₂O₃densificadas com uma fase liquida formada por um vidro bioativo do sistema 3CaO.P₂O₅-SiO₂-MgO. Misturas de pó com 90% em peso de Al₂O₃ e 10% em peso de vidro foram preparadas, compactadas e sinterizadas entre 1200^oC e 1450 ^oC. Comparativamente, amostras de Al₂O₃ monolíticas foram sinterizadas a 1600 ^oC/120 min. As amostras foram caracterizadas por densidade relativa, fases cristalinas, microestrutura e propriedades mecânicas. Os resultados indicaram que as amostras sinterizadas a 1450 ^oC/120 min apresentaram as melhores propriedades, com densidade relativa de 95% além de dureza de 9 GPa e tenacidade a fratura de 6,2 MPa.m^1/2. Análises de difração de raios X indicaram alumina (α-Al₂O₃), whitlockita (3CaO.P₂O₅) e diopsita [3(Ca,Mg)O.P₂O₅], como fases cristalinas após sinterização. Comparativamente, as amostras de Al₂O₃ apresentaram 92% de densidade relativa com 17,4 GPa e 3,8 MPa.m^1/2 de dureza e tenacidade a fratura, respectivamente.</p>

<p>Alumina-based ceramics, Al₂O₃, exhibit a combination of properties which favor its use as biomaterial, specifically as structural dental prosthesis. Its most important properties as biomaterial are its elevated hardness, chemical stability and biocompatibility. Usually, Al₂O₃ is processed by solid-state sintering at a temperature of about 1600 ^oC, but it is very difficult to eliminate the porosity due to its diffusional characteristics. The objective of this work was the development and characterization of sintered Al₂O₃ ceramics, densified with a transient liquid phase formed by a bioactive 3CaO.P₂O₅-SiO₂-MgO glass. Powder mixtures of 90 wt.% Al₂O₃ and 10 wt.% bioglass were milled, compacted and sintered at 1200 ^oC to 1450 ^oC. Comparatively, monolithic Al₂O₃ samples were sintered at 1600 ^oC/120 min. The sintered specimens were characterized by relative density, crystalline phases, microstructure and mechanical properties. The results indicate that the specimen sintered at 1450 ^oC/120 min present the best properties. Under this sintering condition, a relative density of 95% was reached, besides hardness higher than 9 GPa and fracture toughness of 6.2 MPa.m^1/2. XRD analysis indicate alumina (αAl₂O₃), whitlockite (3CaO.P₂O₅) and diopsite [3(Ca,Mg)O.P₂O₅], as crystalline phases. Comparatively, monolithic sintered Al₂O₃ samples presented 92% of relative density with 17.4 GPa and 3.8 MPa.m^1/2 of hardness and fracture toughness respectively.</p>

Amostras de hidroxiapatita foram sintetizadas por meio da precipitação de soluções aquosas contendo os íons precursores. O precipitado obtido foi lavado, seco, desaglomerado e peneirado com o intuito de se obter amostras em forma de pó e com granulometria homogênea. O material foi sinterizado em diferentes temperaturas e posteriormente caracterizado por difração de raios X, espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e termodiferencial e a quantificação da área superficial específica e porosidade foi realizada por meio dos métodos Brunauer-Emmett-Teller e Barret-Joyner-Halenda, respectivamente. Os pós apresentaram modificações na cristalinidade, morfologia e nas propriedades texturais com o aumento da temperatura. Novas fases foram identificadas nos difratogramas de raios X devido à decomposição do material, corroborando com resultados reportados. Houve o crescimento dos cristais, aumento da cristalinidade e diminuição da área de superfície específica, comprovando que as modificações ocorreram devido aos processos de sinterização, uma vez que a força motriz para esse processo é a diminuição da área de superfície específica.

Samples of hydroxyapatite were synthesized by precipitation from aqueous solutions containing the precursor ions. The obtained precipitate was washed, dried, deagglomerated and sieved to obtain samples in powder form of homogeneous particle size. The material was sintered at different temperatures and subsequently characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, thermo-gravimetric and thermo-differential analyses and quantification of the specific surface area. Furthermore, porosity was determined using the Brunauer-Emmett-Teller and Barret-Joyner-Halenda methods, respectively. The powders showed changes in crystallinity, morphology and texture with increasing temperature. New phases were identified in the X-ray patterns due to decomposition of the material, corroborating other findings in the literature. Crystal growth and increased crystallinity were observed during heat treatments, while specific surface decreased, proving that the changes were due to the sintering processes.

Há uma grande necessidade de materiais leves e resistentes na construção civil moderna. Materiais de baixo peso são usados como agregados em concretos, argamassas e pastas cimentícias, sendo assim o isopor é um tipo de agregado que pode ser utilizado para tal finalidade. Neste trabalho foi estudada a influência da quantidade de areia fina em 5, 10 e 20% e também da quantidade de isopor em 20, 40 e 60%, nas propriedades: densidade volumétrica, densidade aparente, porosidade aparente, resistência à compressão e módulo de elasticidade. Os materiais compósitos exibiram densidades variando entre 1250 e 1600 kg/m³ e resistência de 9 a 18 MPa, para 60 e 20% de isopor, respectivamente. O aumento da fração de areia de 5 para 20% promoveu o aumento da densidade aparente e módulo de elasticidade dos compósitos. O efeito da adição de areia sobre a porosidade aparente e resistência mecânica exibiu variação, indicando o fator de empacotamento das partículas como principal responsável por tal comportamento. Os compósitos investigados exibiram uma distribuição de partículas de isopor homogênea, permitindo o uso das mesmas para fins não-estruturais.

In civil engineering, an increasing demand for lightweight concretes exists, because a lower density results in significant benefits for structural elements. Polystyrene foams may be used in the fabrication of lightweight concretes with a large density range. In this work, the influence of fine grained sand (<1mm) additions of 5, 10 and 20% on the properties of a composite of cement with styrofoam additions of 20, 40 and 60% has been studied. The composites were characterized by their density, porosity and compressive strength after 28 days. The density of the composites varied between 1250 and 1600 kg/m³ with a strength of 18 and 9 MPa for additions of 20 and 60% styrofoam, respectively. The increase of the fraction of sand from 5 to 20% promoted the increase in bulk density and modulus of the composites. The effect of the addition of sand on the porosity and mechanical strength exhibited variation indicating the packing factor of the particles as the main responsible for this behavior. The composites investigated exhibited a uniform distribution of the polystyrene spheres, allowing their use for non-structural purposes.

Cerâmicas apresentam excelente durabilidade química, resistência ao desgaste, biocompatibilidade, respeito ao meio ambiente e estética. Uma das propriedades mais importantes a ser considerada em implantes dentários totalmente cerâmicos é a fadiga cíclica, devido às solicitações mecânicas cíclicas as quais os implantes estão subjugados durante processos de mastigação, que pode induzir milhares de ciclos de tensão por dia em uma restauração, com isso exibir significativo crescimento subcrítico de trinca e assim poder diminuir a resistência de componentes cerâmicos, ao longo do tempo. Nesse trabalho, a previsão de vida em fadiga cíclica do compósito ZrO2-Al2O3 foi investigada. Mistura de pós contendo 80% de ZrO2 e 20% de Al2O3 foi compactada e sinterizada a 1600 °C. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Dureza, tenacidade e resistência à fratura por flexão foram determinadas, e os resultados utilizados na determinação dos parâmetros de fadiga. Os testes de fadiga foram realizados em dispositivo de flexão em 4 pontos, sob freqüência de 25 Hz e razão de tensão de 0,1. Um aumento do nível de tensão levou à redução do tempo de vida sob fadiga. Baseado nos parâmetros determinados pelos ensaios mecânicos e de fadiga, e utilizando-se a estatística de Weibull, associada a modelos de determinação de crescimento subcrítico de falha, a velocidade de propagação de trincas nesse compósito é determinada e relacionada com os mecanismos de transformação martensítica e tensão residual entre as fases. Os componentes submetidos ao carregamento cíclico exibiram propagação subcrítica de trinca, em níveis de tensão significativamente menores do que o KIC. Apesar desta susceptibilidade ao crescimento subcrítico de trinca, cálculos com base nos parâmetros de fadiga e nas tensões aplicadas indicam que os componentes com estruturas do compósito ZrO2-Al2O3 podem exibir vidas maiores que 20 anos, se o diâmetro do componente estrutural é adequadamente projetado.

Ceramics provide excellent chemical durability, wear resistance, biocompatibility and respect for the environment. One of the most important properties to be considered in fully ceramic dental implants is the cyclic fatigue due to cyclic mechanical stress to which the implants are overwhelmed during mastication processes which can induce thousands of stress cycles per day in a restoration, thereby significant display subcritical crack growth and so can reduce the resistance of ceramic components, over time. In this work, the prediction of fatigue life cycle of ZrO2-Al2O3 composite was investigated. A powder mixture containing 80% ZrO2 and 20% Al2O3 was compacted and sintered at 1600 °C. The sintered samples were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Hardness, toughness and bending strength were determined and the results used in determining the parameters of fatigue. The fatigue tests were performed on device 4 point bending under 25 Hz frequency and stress ratio of 0.1. An increased level of stress has led to reduction of lifetime under fatigue. Based on parameters determined by the mechanical tests and fatigue, and using Weibull statistic associated with models for determining growth subcritical fault, the rate of crack propagation in composite is determined and related to phase transformation mechanism and residual stress between the phases. The components subject to cyclic loading exhibited subcritical crack propagation at stress levels significantly lower than KIC. Despite this susceptibility to subcritical crack growth, calculations based on the parameters of fatigue and the applied voltages indicate that the composite structures with components ZrO2-Al2O3 can exhibit lifetime greater than 20 years, if the diameter of the structural member is suitably designed.

O intemperismo, como fenômeno natural, atinge não somente materiais produzidos pelo homem, como também construções feitas de rochas naturais. No entanto, a evolução intempérica geralmente ocorre em ritmo muito lento em relação à duração dos empreendimentos humanos. Contudo, há situações em que este se acelera, afetando as obras de engenharia, sobretudo as obras de arte, monumentos históricos e fachadas de igrejas consideradas patrimônio da humanidade. O presente trabalho investigou o efeito da adição de fibra de carbono em compósitos cimentícios de resíduos de esteatito visando à recuperação de peças confeccionadas com este mineral, popularmente conhecido como "pedra-sabão". As propriedades físico-mecânicas tais como, densidade volumétrica e resistência mecânica à flexão foram investigadas neste experimento. Concluiu-se que a adição de fibra de carbono aumenta significativamente a resistência mecânica dos compósitos além da redução de seu peso específico, permitindo o reaproveitamento de um maior percentual de resíduos de esteatito no compósito final.

Weathering is a natural phenomenon that affects both the engineering materials and natural rocks used for construction. The weathering evolution generally occurs at a slow pace when compared with the overall durability of the construction elements. However, in some cases the weathering may develop much quicker, affecting the engineering constructions and also historical buildings such as monuments and churches. This work investigated the effect of carbon fibre addition into cementitious composites made with residues of steatite, a mineral, also known as soapstone, for restoration of craftwork elements. The material's properties, such as bulk density and flexural strength were investigated. It is possible to conclude that the carbon fibre addition increases the flexural strength of the composites and reduces the specific weight, allowing for the use of a significant percentage of steatite in the formulation of the composites.

O estudo de materiais de alto desempenho e multifuncionais, como os compósitos poliméricos cimentícios, tem sido o foco de inúmeras pesquisas na indústria da construção civil. Este trabalho investiga o efeito da combinação de uma fase polimérica termorrígida, uma resina epóxi, com cimento Portland branco estrutural, seguido da avaliação da resistência à compressão e módulo de elasticidade. Este compósito, quando comparado individualmente com as suas matérias-prima originais, promove um aumento da resistência mecânica à compressão, redução da massa específica e, também uma mudança significativa do comportamento mecânico. As mudanças nas propriedades mecânicas estão associadas à hidratação da fase cimentícia na presença da resina, fato comprovado através da análise espectroscópica na região do infravermelho.

The study of multi-functional materials of high performance, as the polymeric-cementitious composites, has been the focus of several researches in the industry of the civil engineering. This work investigates the effect of the combination of a thermorigid epoxy phase and the white Portland cement, followed by the evaluation of its compressive strength and modulus of elasticity. This composite, when the phases are individually compared, provides an increase of the compressive strength, a reduction of the density, and a significant change of the mechanical behaviour. The changes in mechanical behaviour are associated with the hydration of cement in the presence of resin, which was evident after infrared spectroscopy analysis.

Materiais cerâmicos à base de carbeto de silício foram desenvolvidos através de sinterização via fase líquida usando AlN-Y2O3 como sistema de aditivos. Duas composições foram desenvolvidas utilizando pós de SiC e diferentes teores de AlN e Y2O3. Os pós foram misturados e homogeneizados, secados e subseqüentemente desaglomerados. As misturas do pó foram compactadas por prensagem uniaxial com subseqüente prensagem isostática a frio e os compactos foram sinterizados a 2080 ºC, por 1 h, em atmosfera 0,2 MPa de N2. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por difração de raios X e pela sua densidade relativa. O comportamento da oxidação foi investigado e relacionado ao teor de aditivos. Para tanto, as amostras foram submetidas aos ensaios de oxidação em temperaturas de 1200, 1300 e 1400 ºC, ao ar por 120 h. O ganho de massa das amostras foi traçado em função do tempo de exposição, obtendo a evolução da oxidação na superfície das amostras. A composição das fases cristalinas presentes nas superfícies oxidadas foi obtida utilizando difração de raios X. Baseados nos resultados foram determinados os coeficientes de crescimento parabólico da taxa de oxidação referentes a cada composição estudada. Os resultados indicam que as amostras apresentam oxidação com comportamento parabólico em todas as condições, sendo que as amostras contendo menor quantidade de Y2O3 em relação ao AlN apresentaram maior resistência a oxidação quando submetidas a temperatura de 1200 ºC; porém com o aumento da temperatura para 1400 ºC, as amostras contendo maior quantidade de Y2O3 em relação ao AlN apresentaram maior resistência à oxidação, fato relacionado com as fases intergranulares presentes no sistema, após a sinterização.

Silicon carbide (SiC) ceramics were developed by liquid phase sintering using AlN-Y2O3 as additive. Two compositions were obtained using different AlN-Y2O3 contents. The powders were mixed/homogenized and subsequently deagglomerated. Powder mixtures were compacted by cold isostatic pressing and sintered at 2080 ºC for 1h under 0.2 MPa-N2 atmosphere. Sintered samples were characterized by X-ray diffraction and relative density. The oxidation behavior was investigated and related to the additive content. Samples were submitted to the tests at 1200, 1300 and 1400 ºC in air for 120 h. Weight gain of the samples was plotted as a function of the exposure time, obtaining the evolution of the oxidation on the sample surfaces. The oxidized surfaces of samples were characterized by X-ray diffraction. The parabolic growing coefficient of the oxidation layer (k p) were determined. The results indicate that the samples show parabolic behavior in all conditions. Samples with larger AlN content in relation to Y2O3 show larger oxidation resistance at 1200 ºC; however, with the increase of the temperature to 1400 ºC, the samples with smaller AlN content in relation to Y2O3 show larger oxidation resistance. This fact is related with the intergranular phases present in the system after sintering.

Neste trabalho foram preparados materiais cerâmicos a base de carbeto de silício, sinterizados com a adição de AlN-Y2O3. Quatro composições foram obtidas, variando-se as quantidades e composições dos aditivos. Ensaios de oxidação foram realizados em temperaturas variadas (1200, 1300 e 1400ºC), fixando o tempo de exposição em 120 horas. Os resultados foram relacionados com a densificação e composição das amostras. A partir dos resultados do ganho de massa em função da área superficial, obtiveram-se os valores do coeficiente de crescimento parabólico da taxa de oxidação (k p). Dos resultados obtidos, observou-se que as composições apresentam um comportamento parabólico da taxa de oxidação, em todas as composições estudadas. Observou-se, ainda, um aumento efetivo da oxidação em função do grau de porosidade em algumas amostras. Por outro lado, a estequiometria utilizada na composição dos aditivos influenciou os resultados. Aditivos com maior teor de Y2O3 em relação ao teor de AlN apresentaram melhores resultados com menores taxas de oxidação.

In this work, silicon carbide ceramics were developed by liquid phase sintering using AlN-Y2O3 as additive. Four compositions were obtained using beta-SiC powders and different stoichiometry and contents of AlN-Y2O3. Oxidation tests were performed at different temperatures (1200, 1300 e 1400ºC), maintaining the exposure time in 120 horas. The results were correlated with densification and sample compositions. Based on the weight gain as function of surface area, the oxidation coefficient for parabolic growth (k p) were determined. Starting to the results obtained, it was observed that the compositions presented parabolic behavior of oxidation in both compositions studied. An effective increasing of the oxidation as function of the porosity was observed. On the other hand, the stoichiometry used in the additive composition contributed in the results. Additives with high Y2O3-content presented better results with lower oxidation rates.

O objetivo desse trabalho foi a preparação in situ do compósito alfa-SiAlON-SiC com desenvolvimento de solução sólida de nitreto de silício (SiAlON) durante a sinterização, utilizando o óxido misto de ítrio e terras raras (CRE2O3), fabricado na FAENQUIL, como estabilizador da fase alfa-Si3N4. Uma fração de 20% em volume da mistura AlN-CRE2O3, na proporção 9:1 (mol%), foi misturada a 80% em volume de Si3N4. A essa mistura (Si3N4-AlN-CRE2O3), foram adicionadas quantidades variadas de beta-SiC (entre 0 e 20 peso%). As misturas de pós foram moídas e, em seguida, compactadas por prensagem uniaxial e, subseqüente prensagem isostática a frio. Os compactos foram submetidos a sinterização a 1950 0C por 1 h e sob pressão de 1 MPa de N2. As amostras sinterizadas foram caracterizadas quanto às fases presentes, transformação Si3N4-SiAlON e aspectos microestruturais. Os resultados revelaram alfa-SiAlON e beta-SiC como únicas fases cristalinas. Além disso, não houve cristalização parcial da fase intergranular remanescente, e observou-se que variadas adições de SiC não interferiram na solubilidade e conseqüente formação de alfa-SiAlON, porém o crescimento de grãos alongados de alfa' é inibido em função da adição de quantidades maiores de SiC.

The objective of this work is to obtain in situ alpha-SiAlON-SiC composites, by silicon nitride solid solution development, during sintering, using rare earth and yttrium oxide mixture (CRE3O3) as stabilizer of the alpha-Si3N4 phase. A fraction of 20 vol.% of AlN-CRE2O3 mixture was mixed to 80 vol.% of Si3N4. Different contents of beta-SiC powders were mixed to the Si3N4-AlN-CRE2O3 powder mixture. The powder mixtures were milled and compacted by uniaxial and cold isostatic pressing. The green bodies were sintered at 1950 °C during 1 h under 1 MPa of N2 pressure. The sintered samples were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, in order to assess the crystalline phases and microstructural aspects, respectively. The results revealed the presence of alpha-SiAlON and beta-SiC as the only crystalline phases present in the material. No partial crystallization of remaining intergranular phase was detected. No alpha-SiAlON solubility variation was observed by the use of different SiC contents, but different grain of a' grains are related to SiC addition in the mixtures.