notícia Uma pitada de zircônio torna material superduro ainda mais duro

[elias.girardi]

É só uma pitada, mas o material muda de estrutura, mais do que dobrando sua resistência. [Imagem: Tomohiro Nishi et al. - 10.1038/s41598-020-78064-0]

 

Compósitos de matriz cerâmica

 

Os chamados "compósitos de matriz cerâmica" (CMCs) são materiais incrivelmente fortes usados em motores a jato, turbinas a gás e ferramentas de corte especiais, para cortar superligas de níquel, por exemplo.

 

O óxido de alumínio (Al2O3) é um desses materiais, sendo duro e quimicamente inerte. O carbeto de tungstênio (WC) é outro, usado como um material superduro.

 

Por isso, tem havido um grande esforço em criar um compósito de matriz cerâmica Al2O3-WC, mas os resultados vinham sendo insatisfatórios até agora.

 

Tomohiro Nishi e seus colegas da Universidade de Nagoya, no Japão, acabam de conseguir sintetizar o tão sonhado material composto.

 

Materiais superduros

 

Para fazer materiais superduros, os pesquisadores testam inúmeras formulações para identificar uma que apresente uma alta resistência à flexão, que é uma medida da tensão física que um material suporta antes de se dobrar ou quebrar.

 

Anteriormente, ninguém havia obtido um CMC de Al2O3-WC com uma resistência à flexão maior do que 1 gigapascal, o que significa que nenhum deles conseguiu superar os CMCs existentes.

 

Nishi experimentou então adicionar quantidades minúsculas de dióxido de zircônio (ZrO2) durante a criação dos CMCs Al2O3-WC. Era o ingrediente que faltava: Esta adição rendeu CMCs Al2O3-WC superduros, com resistências à flexão maiores do que 2 gigapascais.

 

"Este é um recorde histórico neste campo," disse Nishi.

 

Comparação do resultado obtido com outras cerâmicas superduras. [Imagem: Katsuyuki Matsunaga]

 

Pitada de zircônio

 

E essa melhoria considerável na resistência à flexão foi obtida com uma adição relativamente modesta de ZrO2: O aditivo representa menos de 5% da massa dos compósitos Al2O3-WC obtidos, muito menos do que a quantidade de aditivo normalmente usados em CMCs.

 

"Os materiais que desenvolvemos podem ser usados como materiais superduros em dispositivos de usinagem para corte de componentes metálicos duros a serem usados em aviões e automóveis," disse o professor Katsuyuki Matsunaga, membro da equipe.

 

Na verdade, esse uso é iminente: a empresa NGK Spark Plug já licenciou a tecnologia para usar o material superduro em ferramentas de corte para uso em tornearia e usinagem.

 

Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=achando-ingrediente-certo-fazer-ceramica-superdura&id=010170210205