Avaliação das propriedades mecânicas e da resistência à oxidação de compósitos cerâmicos Si3N4-TiN

Abstract

Embora cerâmicas à base de Si3N4 já sejam utilizadas em diversas aplicações estruturais, vários compósitos de nitreto de silício têm sido estudados com o intuito de melhorar ainda mais suas propriedades mecânicas, principalmente a tenacidade à fratura. O presente trabalho visa avaliar as propriedades mecânicas e a resistência à oxidação de compósitos de Si3N4/TiN (até 30% em peso de TiN), contendo Al2O3 e Y2O3 (5% em peso de cada) como aditivos de sinterização. Amostras obtidas por prensagem uniaxial e isostática, sinterizadas a baixa pressão de nitrogênio a 1750ºC / 1 hora e 1815ºC / 1 hora, foram caracterizadas quanto à dureza e à tenacidade à fratura pelo método da impressão Vickers. O comportamento de oxidação foi avaliado por meio de tratamentos térmicos ao ar a 1400ºC por até 64 horas. Os resultados obtidos mostraram que as amostras atingiram valores de dureza entre 12,5 e 13,1 GPa, enquanto a tenacidade à fratura variou entre 6,3 e 9,3 MPa.m1/2, aumentando juntamente com a proporção de TiN no compósito cerâmico e superando os valores apresentados pelo nitreto de silício. Os testes de resistência à oxidação apresentaram valores de ganho de massa por área entre 0,7 e 6,4 mg/cm2, crescentes em função do teor de TiN presente no compósito e do tempo de exposição ao ar a 1400ºC.