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Instrumentação e automação de forno tubular adaptado à técnica flash sintering

Processo: 18/04331-5
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de maio de 2018
Vigência (Término): 01 de outubro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone
Beneficiário:João Vitor Campos
Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):19/03786-1 - Instrumentação e automação de forno tubular adaptado à técnica flash sintering, BE.EP.DD
Assunto(s):Sinterização   Materiais cerâmicos   Zircônia   Fornos
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Flash Sintering | Materiais Nanométricos | Sinterização | sinterização assistida por campo elétrico | zirconia | 3Y-Tzp | Sinterização de materiais cerâmicos

Resumo

Na última década foi apresentada na literatura a técnica flash sintering (SF). Essa técnica consiste na aplicação de campo elétrico na amostra concomitante com o aumento de temperatura do forno, durante a sinterização. Materiais com coeficiente de temperatura negativo têm sua resistência elétrica inversamente proporcional a temperatura. Sendo assim, em determinada temperatura será induzida uma corrente elétrica significativa através da amostra. Essa corrente elétrica aquece a amostra abruptamente, ocasionando a sua retração em poucos segundos, reduzindo significativamente o crescimento dos grãos, quando comparada com a sinterização convencional. Tendo isso em vista, o presente trabalho visa automatizar, pela primeira vez, o controle de parâmetros do SF durante a retração da amostra. Além disso, correlacionar as variações nos parâmetros do SF com as características físicas, mecânicas e microestruturais da zircônia tetragonal estabilizada com 3% mol de ítria (3Y-TZP). Em um primeiro momento do trabalho, o forno tubular foi adaptado e testado para executar a SF. Diversos resultados já foram obtidos a partir de diferentes configurações de SF para a 3Y-TZP, como por exemplo, sinterizou-se 3Y-TZP no forno adaptado a 950°C sob campo elétrico de 90 V/cm alcançando 97% de densificação. Nesta segunda etapa do trabalho, busca-se sinterizar 3Y-TZP sob 50 diferentes condições do SF no forno adaptado, visando estabelecer uma correlação entre os parâmetros elétricos do SF e as características físicas, mecânicas e microestruturais do material sinterizado. Além disso, serão elaborados experimentos onde será variada a densidade de corrente durante a densificação da amostra, visando o controle da microestrutura. Para isso, um software de controle que permita a variação deste parâmetro em milissegundos está sendo elaborado. Com isso, espera-se que, a partir da instrumentação e automação do processo de SF possa-se controlar com precisão a formação da microestrutura da 3Y-TZP, melhorando assim, seu desempenho mecânico. (AU)

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Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
LAVAGNINI, ISABELA R.; CAMPOS, JOAO V.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Microstructure evaluation of 3YSZ sintered by Two-Step Flash Sintering. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 47, n. 15, p. 21618-21624, . (18/04331-5, 15/07319-8)
V. CAMPOS, JOAO; LAVAGNINI, ISABELA R.; AVILA, VIVIANA; YOON, BOLA; GHOSE, SANJIT; RAJ, RISHI; PALLONE, ELIRIA M. J. A.; JESUS, LILIAN M.. On the Arrhenius-like behavior of conductivity during flash sintering of 3 mol% yttria stabilized zirconia ceramics. SCRIPTA MATERIALIA, v. 203, . (18/04331-5, 19/03786-1, 19/14677-9)
LAVAGNINI, ISABELA R.; CAMPOS, V, JOAO; FERREIRA, JULIETA A.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Microstructural evolution of 3YSZ flash-sintered with current ramp control. Journal of the American Ceramic Society, v. 103, n. 6, p. 3493-3499, . (18/04331-5, 15/07319-8)
LAVAGNINI, ISABELA REIS; CAMPOS, JOAO VITOR; STORION, ANA GABRIELA; LOBO, ANDERSON OLIVEIRA; RAJ, RISHI; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Influence of flash sintering on phase transformation and conductivity of hydroxyapatite. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 47, n. 7, A, p. 9125-9131, . (18/04331-5, 18/11143-0, 19/03786-1)
STORION, ANA G.; LAVAGNINI, ISABELA R.; CAMPOS, V, JOAO; DA SILVA, JOAO G. P.; MAESTRELLI, SYLMA C.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Effect of thermal insulation on microstructural homogeneity and onset temperature of flash sintered materials. Journal of the European Ceramic Society, v. 41, n. 15, p. 7807-7815, . (18/11143-0, 19/14677-9, 18/04331-5)
DE ABREU, MARIANA G.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.; FERREIRA, JULIETA A.; CAMPOS, JOAO V.; DE SOUSA, RAFAEL V.. Evaluation of machine learning based models to predict the bulk density in the flash sintering process. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 27, . (18/04331-5, 15/07319-8)
CAMPOS, V, JOAO; LAVAGNINI, ISABELA R.; PEREIRA DA SILVA, JOAO G.; FERREIRA, JULIETA A.; SOUSA, V, RAFAEL; MUECKE, ROBERT; GUILLON, OLIVIER; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Flash sintering scaling-up challenges: Influence of the sample size on the microstructure and onset temperature of the flash event. SCRIPTA MATERIALIA, v. 186, p. 1-5, . (18/04331-5, 15/07319-8)
DE SOUSA, RAFAEL V.; BORSATTO, LUCAS BASOLLI; CAMPOS, JOAO, V; FERREIRA, JULIETA A.; MONTEIRO, FABULO RIBEIRO; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Modeling and simulation of the flash sintering: An approach to study the influence of process attributes on the flash phenomenon and microstructure. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 37, p. 6-pg., . (15/07319-8, 19/14677-9, 18/04331-5)
LAVAGNINI, ISABELA R.; CAMPOS, JOAO, V; JESUS, LILIAN M.; PALLONE, ELIRIA M. J. A.. Influence of forming methods on the microstructure of 3YSZ flash-sintered ceramics. MATERIALIA, v. 22, p. 6-pg., . (18/19370-6, 18/04331-5, 21/06509-9)
CAMPOS, JOAO VITOR; LAVAGNINI, ISABELA REIS; DE SOUSA, RAFAEL VIEIRA; FERREIRA, JULIETA ADRIANA; DE JESUS AGNOLON PALLONE, ELIRIA MARIA. Development of an instrumented and automated flash sintering setup for enhanced process monitoring and parameter control. Journal of the European Ceramic Society, v. 39, n. 2-3, p. 531-538, . (18/04331-5, 15/07319-8)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
CAMPOS, João Vitor. Instrumentação e automação de forno tubular adaptado à técnica flash sintering: aprimoramento do processo de sinterização da zircônia. 2020. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Zootecnica e Engenharia de Alimentos (FZE/BT) Pirassununga.

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