Robust design and manufacturing of ceramic laminates with controlled thermal residual stresses for enhanced toughness

Estudo de composições cerâmicas à base de alumina e vitrocerâmico do sistema LZSA para obtenção de estruturas multicamadas por tape casting

“…Estes dados foram então combinados, assumindo as composições de LZSA como componente da camada de compressão e as composições de alumina como camadas de tração, nas equações referidas em [4], para se determinar quais composições se adequariam ao compósito proposto e qual a intensidade prevista para as tensões residuais. Estes compósitos apresentaram número de camadas ímpar, uma vez que as camadas externas (topo e base) devem ser iguais.…”

“…Importante notar que, em ambos os casos, as camadas componentes do compósito devem ser rigorosamente selecionadas, de modo a se obter o produto final com as características desejadas. No caso específico dos CCMs com interfaces fortes, a escolha de composições para as camadas que sejam capazes de originar as tensões residuais é uma etapa de extrema importância, bem como a definição de suas espessuras, de modo a se maximizar as tensões de compressão (benéficas) e minimizar as tensões de tração (que podem gerar defeitos quando elevadas) [3][4][5]. Avaliações de características como módulo de elasticidade (E) e coeficiente de expansão térmica (CET) são indispensáveis nesta etapa [6].…”

“…CCMs podem ser fabricados por diferentes processos, que podem gerar as camadas in situ, como slip casting [16] e deposição eletroforética [17], e outras de laminação, nas quais folhas cerâmicas pré-fabricadas são empilhadas e conformadas [4,18]. A técnica de tape casting para fabricação destas folhas cerâmicas é uma das mais conhecidas, sendo bastante utilizada por sua versatilidade no emprego de diversas composições e bom acabamento nas peças produzidas.…”

“…Estes materiais foram selecionados com base nos efeitos esperados nas composições testadas em relação aos objetivos deste trabalho. A alumina é um material cerâmico muito utilizado para obtenção de artefatos de elevado desempenho mecânico [3,4,6,16,18], assim como a zircônia estabilizada com ítria [3,4,16,18]. Whiskers de SiC (SiC w ) têm sido empregados como material de reforço em compósitos à base de alumina e outros [5].…”

Modelling of edge crack formation and propagation in ceramic laminates using the stress–energy coupled criterion

“…In an attempt to reduce the level of uncertainty in mechanical strength and to overcome the lack of toughness of structural and functional ceramics, newer approaches have been developed in which knowledge about the energy release mechanisms has resulted in the creation of "flaw tolerant" materials (i.e. reducing strength variability), with improved fracture toughness [9,10,[12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27].…”