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Ciência e tecnologia da manufatura de ultraprecisão de cerâmicas avançadas: lapidorretificação Ud de superfícies planas de zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria (2014)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: FIOCCHI, ARTHUR ALVES - EESC
  • USP Schools: EESC
  • Sigla do Departamento: SEM
  • Subjects: NANOTECNOLOGIA; RETIFICAÇÃO; MANUFATURA; CERÂMICA AVANÇADA; PROJETO MECÂNICO
  • Language: Português
  • Abstract: O presente estudo aborda a fronteira da manufatura de ultraprecisão (UP) da zircônia tetragonal policristalina estabilizada com 3 mol% de ítria (3Y-TZP), realizado por meio da lapidorretificação Ud. A crescente demanda por produtos de cerâmicas avançadas com: elevado acabamento e integridade superficial; alta exatidão de forma; e menor custo de fabricação, tem fomentado pesquisas em diversas áreas da nanociência e nanotecnologia (N&N) , visando sobrepujar as limitações ou agregando as principais vantagens dos tradicionais processos de retificação, lapidação e polimento. Em decorrência das excepcionais propriedades mecânicas, a cerâmica 3Y-TZP tem sido extensivamente aplicada na indústria. A 3Y-TZP, entretanto, pode apresentar a desestabilização da sua fase tetragonal em diferentes situações e condições, por exemplo, tendo início na própria manufatura, durante sua usinagem, podendo comprometer seu desempenho. Dessa forma, a 3Y-TZP pode ser considerada um material chave para avaliar e qualificar os processos abrasivos que visam padrão ouro de qualidade que, portanto, não devem suscitar a transformação martensítica. Em meio à pluralidade de processos, destaca-se a lapidorretificação Ud. A presente pesquisa estudou a manufatura UP de superficies planas de zircônia TZ-3Y-E lapidorretificadas com rebolos de 'Si''C' de liga epóxi, almejando rugosidade nanométrica e integridade superficial sem danos microestruturais. Discos de TZ-3Y-E foram prensados isostaticamente a 200 MPa e sinterizados a 1400°C por 2 horas. Os discos foram caracterizados por meio de ensaios de: microdureza; perfilometria de contato e óptica; MEV-FEG; espectroscopia Raman; DRX; e microscopia confocal de epi-fluorescência. Os projetos mecânico e eletroeletrônico da Lapidorretificadora Fiocchi foram evoluídos na direção da retificação cerâmica UP. Os resultados demostraram que o projeto evolutivoda lapidorretificadora Fiocchi foi bem sucedido. A execução e controle das etapas de processamento cerâmico foram fundamentais para obter corpos cerâmicos densos e homogêneos, compatíveis com o acabamento aspirado. Os parâmetros de usinagem que se destacaram foram: profundidade de dressagem de 0,1 mm; pressão de lapidorretificação de 100 kPa; 100 rpm do rebolo e porta-peça; e emulsão (1:40) aplicada por MQF. A aspiração dos resíduos sobre o rebolo melhorou em 21,6% o acabamento, todavia a associação de abrasão dois (rebolo) e três corpos (abrasivos soltos) reduziu em 57,15% a rugosidade. O macroefeito foi visível nos rebolos de #800, #600 e #300 dressados com Ud = 1. A menor rugosidade, Ra = 60,63 nm, proveio do rebolo #300 dressado com Ud = 5. O menor desvio de planeza, 0,308 'mü'm, foi obtido com o rebolo de #800 e Ud = 3. O processo alcançou condições de plasticidade da zircônia que apontam para o predomínio dos mecanismos de remoção de microcorte e pulverização de material, sem ocorrência de microtrinca. Segundo ensaios de DRX e Espectroscopia Raman, a lapidorretificação Ud não provocou transformação martensítica. Todavia, o rebolo de #300 gerou alargamento assimétrico dos picos tetragonais nas proximidades de 2'teta' = 35° e 39° e a reversão das intensidades dos picos tetragonais a 40° e 41°. A reversão foi atribuída a mudança do domínio ferroelástico e a reorientação de planos cristalográficos em nível de cristalito. Os estudos sugerem que a usinagem introduziu tensão residual de compressão que pode ter estabilizado a fase romboédrica. Não há relato de processo capaz de alcançar acabamento nanométrico similar com mesmo tamanho e tipo de abrasivo. A lapidorretificação Ud pode substituir o engajamento da retificação, lapidação e polimento de cerâmica avançada
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 12.09.2014
  • Acesso online ao documento

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    Exemplares físicos disponíveis nas Bibliotecas da USP
    BibliotecaCód. de barrasNúm. de chamada
    EESC31100199552TESE 8958
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    • ABNT

      FIOCCHI, Arthur Alves; FORTULAN, Carlos Alberto. Ciência e tecnologia da manufatura de ultraprecisão de cerâmicas avançadas: lapidorretificação Ud de superfícies planas de zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria. 2014.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18146/tde-30032015-094410/pt-br.php >.
    • APA

      Fiocchi, A. A., & Fortulan, C. A. (2014). Ciência e tecnologia da manufatura de ultraprecisão de cerâmicas avançadas: lapidorretificação Ud de superfícies planas de zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18146/tde-30032015-094410/pt-br.php
    • NLM

      Fiocchi AA, Fortulan CA. Ciência e tecnologia da manufatura de ultraprecisão de cerâmicas avançadas: lapidorretificação Ud de superfícies planas de zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria [Internet]. 2014 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18146/tde-30032015-094410/pt-br.php
    • Vancouver

      Fiocchi AA, Fortulan CA. Ciência e tecnologia da manufatura de ultraprecisão de cerâmicas avançadas: lapidorretificação Ud de superfícies planas de zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria [Internet]. 2014 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18146/tde-30032015-094410/pt-br.php

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