Comparação do tamanho de grão de pós nanoestruturados e microestruturados de ZrO2 tetragonal estabilizado com Y2O3 em função da temperatura de sinterização

Resumo

O presente trabalho visa comparar do tamanho de grão de pós nanoestruturados e microestruturados de ZrO2 tetragonal estabilizado com Y2O3 em função das temperaturas finais e os patamares de sinterização. Permitindo assim verificar o efeito dos diferentes parâmetros de sinterização sobre o tamanho final do grão. As amostras foram compactadas por prensagem uniaxial a frio em matrizes de aço temperado, sob 70 MPa por 30 s, formando os corpos a verde. A sinterização ocorreu entre 1.300 °C e 1.450 °C em forno FORTELAB F1600, com diferentes tempos de patamar e resfriamento controlado. A massa específica foi obtida por método geométrico e comparada à densidade teórica do ZrO₂(Y₂O₃). As amostras sinterizadas tiveram densidade, fases e microestrutura avaliadas, com tamanho médio de grão determinado pelos métodos de Heyn e diâmetro de Feret. O crescimento de grãos foi analisado pela equação clássica e pela cinética de Arrhenius, permitindo calcular a energia de ativação. Após as análises pode-se concluir que a fase tetragonal favorece o aumento da tenacidade por meio da transformação tetragonal-monoclínica induzida por tensão, acompanhada de expansão volumétrica entre 3% e 5%, o que melhora a resistência à fratura. Os pós nanoestruturados apresentaram densidade de grãos significativamente superior à dos microestruturados (20–30 grãos/µm² contra aproximadamente 5 grãos/µm²), evidenciando a relevância da densidade relativa e do controle microestrutural no desempenho mecânico. Contudo, tempos prolongados de sinterização reduzem a densidade de grãos nanoestruturados e aumentam o tamanho médio, comprometendo a capacidade de tenacificação. Assim, o controle rigoroso das condições de sinterização é fundamental para equilibrar densificação, crescimento de grão e maximização da tenacidade.