Avaliação da densificação do diboreto de titânio sinterizado por plasma pulsado

Abstract

RESUMOO diboreto de titânio (TiB 2 ) é um material cerâmico que se destaca por sua elevada resistência mecânica, estabilidade química e dureza a altas temperaturas, entretanto, características como baixa sinterabilidade e tenacidade a fratura limitam a atuação deste material em aplicações termomecânicas. Técnicas de sinterização não convencionais como SPS e aditivo de sinterização como AlN e Si 3 N 4 podem reduzir a temperatura de sinterização e aumentar a tenacidade à fratura do TiB 2 . Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da técnica de sinterização por plasma pulsado (Spark Plasma Sintering -SPS) no processamento do diboreto de titânio. O nitreto de alumínio foi utilizado como aditivo para reduzir temperatura e tempo de sinterização e facilitar a densificação do TiB 2 . Os resultados apontam a sinterização por plasma pulsado como uma técnica eficiente na densificação de compósito cerâmico TiB 2 -AlN. Elevado grau de densificação foi alcançado mesmo utilizando tempos de sinterização relativamente curto.Palavras-chave: Diboreto de titânio, sinterização, densificação. ABSTRACTTitanium diboride (TiB 2 ) is a ceramic material that highlight because of its high mechanical resistance, chemical stability and hardness in high temperatures. However, characteristics as low sinterability and fracture toughness restrict its usage on termomechanical applications. Non-conventional sintering techniques as SPS and sintering aid as AlN and Si 3 N 4 can reduce sintering temperature and increase fracture toughness of TiB 2 . The objective of this work is to evaluate the efficiency of spark plasma sintering (SPS) technique on the manufacturing of titanium diboride. Aluminum nitride (AlN) was used as additive to reduce sintering temperature and time and enhance tib 2 densification. The results indicate that spark plasma sintering is an efficient technique in the densification of TiB 2 -AlN ceramic composite. High degree of densification was achieved even using relatively short sintering time.Keywords: Titanium Diboride , Sintering , Densification. INTRODUÇÃOO TiB 2 é um composto refratário com propriedades atrativas, como elevada dureza (cerca de três vezes maior do que o aço endurecido) e resistência ao desgaste a temperaturas elevadas. A combinação de propriedades do TiB 2 faz deste material um candidato a aplicações diversificadas, entre elas, material estrutural para alta temperatura e revestimentos resistentes ao desgaste [1,2]. Entretanto, a densificação do TiB 2 é muito difícil e complexa, principalmente devido à elevada energia das ligações químicas entre o titânio (Ti) e o boro (B) e o seu baixo coeficiente de difusão. Assim, o transporte de massa necessário para se alcançar uma boa densificação é restrito, o que exige altas temperaturas e longos tempos de sinterização para a densificação do TiB 2 utilizando técnicas convencionais de sinterização [3]. Altas temperaturas e longos tempos de sinterização