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Document Type: Tese
Title: Estudo do processo de sinterização a laser de materiais cerâmicos óxidos
Authors: Oliveira, Tiago Cordeiro de
Issue Date: 26-Feb-2015
Advisor: Silva, Ronaldo Santos da
Resumo : Recentemente o processo de sinterização a laser tem atraído a atenção de pesquisadores devido a vantagens como: possibilidade de utilização de altíssimas taxas de aquecimento e resfriamento, possibilidade de sinterização de materiais com alto ponto de fusão, entre outras. É observado que cada material responde de maneira diferente à radiação laser incidente, ou seja, uma mesma densidade de potência pode gerar diferentes temperaturas e gradientes de temperatura a depender das características físico-químicas do material. A correlação entre estas propriedades e o processo de sinterização a laser tem sido pouco abordada na literatura científica, tornando-se desta forma um importante objeto de estudo para otimização do processo de sinterização a laser. Este trabalho de doutoramento teve como objetivo principal o estudo da cinética de sinterização laser de óxidos comuns pelo estudo comparativo entre resultados experimentais e simulações da lei de Fourier para condução de calor em sólidos. Foram produzidos corpos cerâmicos de TiO2, ZnO:Bi, CaTiO3 e Y2O3 puros e dopados com íons divalentes partindo de pós sintetizados pelo método dos precursores poliméricos. Para a produção e caracterização das amostras foram utilizadas as técnicas de Análise Térmica Diferencial, Termogravimetria, Difração de raios X, Dilatometria, Microscopia Eletrônica de Varredura, Radioluminescência, Fluorescência de raios X e Espectroscopia de Impedância. As quatro composições estudadas apresentaram fase cristalina única. A resolução numérica da equação do fluxo de calor para perfis de feixe gaussiano e linear permitiu a análise de situações específicas de temperatura em função da condutividade térmica para diversos óxidos, largura do feixe, espessura da amostra e coeficiente de absorção óptica. Correlações importantes entre as observações experimentais e os dados simulados foram obtidos, principalmente na análise das propriedades térmicas. Os resultados apresentados no presente trabalho fortalecem o entendimento da técnica de sinterização a laser para sistemas óxidos e permitirá um avanço considerável para o estudo de novos sistemas.
Abstract: Recently the laser sintering process has attracted the attention of researchers due to advantages such as: possibility of using very high heating and cooling rates, possibility of sintering materials with high melting point, among others. It has been observed that each material responds differently to the incident laser radiation, i.e., the same power density can generate different temperatures and temperature gradients that depend of the physics characteristics of the material. The correlation between these properties and the laser sintering process has been scarcely discussed in the literature, thus become it an important study subject for laser sintering process optimization. In this doctoral study, the main objective was the study of the laser sintering kinetics of common oxides, making a comparative study between experimental results and simulations of Fourier´s Law for heat conduction in solids. Ceramic bodies of TiO2, ZnO, CaTiO3 and Y2O3 pure and doped were produced starting from powders synthesized by the polymeric precursors method. For the production and characterization of the samples were used the Differential Thermal Analysis, Thermogravimetry, X-Ray Diffraction, Dilatometry, Scanning Electron Microscopy, radioluminescence, X-ray Fluorescence Spectroscopy and Impedance Spectroscopy. The four studied compositions obtained presented single crystalline phase. The numeric solution of the heat flow equation for Gaussian e Linear profiles allowed the analyses of specific situations of the temperature in function of the thermal conductivity, spot size, sample thickness and optical absorption coefficient. Significant correlations between the experimental observations and simulated data were obtained, mainly in the analyzes of the thermal properties. The results presented in the present work strengthen the understanding of the laser sintering technique for oxide systems and allow a considerable advance for the study of new systems.
Keywords: Física
Sinterização
Laser de CO2
Difratometria de raios X
Microscopia
Radioluminescencia
Materiais cerâmicos
Óxidos
Subject CNPQ: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: BR
Publisher / Institution : Universidade Federal de Sergipe
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Física
Citation: OLIVEIRA, Tiago Cordeiro de. Estudo do processo de sinterização a laser de materiais cerâmicos óxidos. 2015. 112 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2015.
Rights: Acesso Aberto
URI: https://ri.ufs.br/handle/riufs/5279
Appears in Collections:Doutorado em Física

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