Influência da adição de grafeno na moagem do Si nas características dos refratários de SiC ligados por Si3N4
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2024
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CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 68
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Resumo
Refratários de SiC ligado a Si3N4 (reaction bonded silicon nitride – silicon
carbide, RBSN-SiC) são aplicados em diversos setores (fundição , siderurgia,
mobílias de fornos, etc.) por apresentarem um interessante conjunto de
propriedades e características como alta resistência mecânica e tenacidade à
fratura, mesmo em temperaturas elevadas, baixo coeficiente de expansão
térmica e elevada resistência à corrosão. No processo RBSN-SiC ocorre a
nitretação do pó de silício disperso na matriz de carbeto de silício pelo
mecanismo difusional. Neste trabalho avaliou-se o efeito da adição de
pequenas quantidades de grafeno durante a moagem de alta energia do silício
metálico, tendo-se como hipótese que o grafeno atua recobrindo estas
partículas metálicas, protegendo-as contra a formação de camada de óxido,
que seria uma barreira à nitretação. Misturas de alumina e de silício metálico
foram moídas em moinho de alta energia sob duas condições: a 500 rpm, por
30 minutos e a 900 rpm, por 120 minutos. Após a moagem foram adicionada a
partículas de SiC, e compactadas uniaxialmente. Os corpos compactados
foram sinterizados a 1450 °C, em forno: tubular sob de fluxo de nitrogênio.
Após sinterizados foram avaliados quanto à densidade e porosidade aparente,
variação de massa, fases presentes, microestrutura e resistência mecânica. A
primeira constatação geral é que a presença do grafeno na moagem interferiu
bem mais nas características dos corpos produzidos com partículas mais finas
(moagem mais intensa, 900 rpm, 120 minutos). Isso foi observado no ganho
de massa, na densidade aparente e na resistência mecânica: para estas três
propriedades o grafeno teve pouco efeito para os corpos produzidos com Si
menos fino (moídos a 500 rpm por 30 minutos); já para os pós mais finos sua interferência foi bastante pronunciada: os corpos originados da moagem com
grafite apresentaram maior densidade aparente, maior ganho de massa e
maior resistência mecânica quando comparados aos corpos originados da
moagem sem a presença do grafeno. Pela difração de raios X observa-se a
presença de Si metálico nas amostras originadas da moagem a 900 rpm sem
grafeno. Já os corpos originados da moagem com grafeno apresentaram a
presença de Si3N4. Estas constatações indicam que o grafeno atuou como
camada protetora do Si contra a oxidação (principalmente nas partículas finas)
resultando em melhorias nas propriedades avaliadas neste estudo.
Como referenciar
MATOS, D.S.; GENOVA, L.A. Influência da adição de grafeno na moagem do Si nas características dos refratários de SiC ligados por Si3N4. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 68, 17-20 de junho, 2024, Santos, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2024. Disponível em: https://repositorio.ipen.br/handle/123456789/48828. Acesso em: 30 Dec 2025.
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