Variação de parâmetros de processo para a obtenção de refratários de SiC ligados a Si3N4

Abstract

Os refratários de carbeto de silício ligado a nitreto de silício (Si3N4-SiC) apresentam propriedades e características únicas, como uma elevada resistência mecânica à fluência e à oxidação, bem como uma elevada tenacidade à fratura, mesmo em altas temperaturas. No processo de produção do Si3N4-SiC, o pó de silício disperso na matriz de carbeto de silício é nitretado, formando uma fase à base de Si3N4 que envolve e coesiona os grãos de SiC, promovendo o desenvolvimento das suas propriedades termomecânicas. Neste estudo, foram avaliados parâmetros de processamento, tais como o tamanho e grau de oxidação das partículas de Si, a adição de fontes de carbono durante a moagem do Si, com vista a reduzir a sua oxidação devido ao recobrimento das mesmas pelas fontes de carbono, alterações das condições de sinterização, de modo a controlar a atmosfera da reação de nitretação, e a aplicação destas modificações de processamento em uma composição industrial. Os corpos compactados foram sinterizados a 1450 ºC, em um forno tubular sob fluxo de nitrogênio, e analisados em termos de densidade e porosidade aparente, variação de massa, fases presentes (DRX), microestrutura e morfologia das fases formadas (MEV), ensaios de análise térmica (ATG) e resistência mecânica (resistência à flexão biaxial). As condições em que o pó de Si foi moído juntamente com pequenas quantidades de uma fonte de carbono (grafeno ou grafite) e aquelas em que os corpos de prova foram envolvidos em pó de grafite durante a sinterização (atmosfera redutora com menor teor de oxigênio residual) promoveram um aumento do ganho de massa (maior nitretação), uma maior densidade e uma menor porosidade aparente, bem como um aumento significativo da resistência mecânica. Além disso, constatou-se que, nas condições em que se obtiveram as melhores médias de resultados, os valores de desvio padrão também foram reduzidos.