Fibras de mulite crescidas pela técnica de fusão de zona com laser

Abstract

O presente trabalho teve como objectivo o crescimento de fibras de mulite 2Al2O3-SiO2 pela técnica de fusão de zona com laser a diferentes velocidades e respectiva caracteriza-ção estrutural e mecânica. Os resultados obtidos mostram que as fibras crescidas a menor velocidade, 10mm/h, são monocristalinas, sendo as fibras crescidas a velocidades superiores (40 e 100mm/h) policristalinas. A microestrutura das fibras policristalinas é celular, com um elevado grau de orientação [001] segundo o eixo da fibra. A textura e anisotropia das fibras foi caracteriza-da por microscopia electrónica de varrimento, difracção deraios-X e espectroscopia Raman. Realizaram-se ensaios de resistência à flexão em quatro pontos e indentação Vickers à temperatura ambiente. Os resultados obtidos mostram que as propriedades mecânicas são fortemente influenciadas pelo estado de tensão residual das fibras, em particular nas crescidas a menor velocidade. Os valores daresistência à flexão são superiores para as fibras policristalinas crescidas à maior velocidade, tendo sido o maior valor obtido de 827MPa. As fibras monocristalinas não excederam os 579MPa. A microdureza Vickers e a tena-cidade à fractura por indentação nestes materiais situam-se no intervalo 10,8-13,4GPa e 4,9-6,5MPa.m0,5, respectivamen-te.

ABSTRACT: The main purpose of this work was to investigate the growth of 2Al2O3-SiO2 mullite fibres by the laser floating zone technique at different speeds and to characterize them me-chanically and structurally. The fibres grown at 10mm/h are single crystals, where fi-bres grown at higher speeds (40 and 100mm/h) are polycrys-talline with a cellular microstructure. The fibres are highly [001] textured with respect to the fibre axis. Scanning electron mi-croscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy were the main characterization techniques. Four point bending strength and Vickers indentation were performed at room temperature. Results shown that the me-chanical properties were strongly influenced by the residual stress state, mainly in the case of slowest pulled. A bending strength of 827MPa was the largest value, being obtained forthe polycrystalline fibre grown at the highest speed, whereasthe single crystal fibres exhibit a lower values of 579MPa. Vickers microhardness and indentation fracture toughnessshowed values in the range of 10.8-13.4GPa and 4.9-6.5MPa.m-0,5, respectively.