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Title: Determinação do limite de resistência à flexão e módulo de Young da cerâmica composta por SNO2 dopado com 0,2% e 0,5% em MOL de manganês
Authors: Peli, I. M.
Advisor: Pereira, Gilberto José
Issue Date: 2015
Abstract: A ausência de informações na literatura das propriedades mecânicas do dióxido de estanho puro e dopado, somada à inexistência de registros de aplicações estruturais, foram motivos que fomentaram o desenvolvimento da pesquisa para a determinação das propriedades mecânicas do dióxido de estanho puro e dopado. O estudo foi dividido em três etapas principais: preparação e caracterização do pó em concentrações diferentes (0,2% e 0,5% em mol de manganês), confecção e ensaio mecânico dos corpos de prova e, por fim, a análise dos resultados obtidos. A caracterização e preparação do SnO2 incluiu análises físicas como: picnometria, dilatometria, calorimetria exploratória diferencial, difração de raio X, microscopia eletrônica de varredura e processos mecânicos manuais como: moagem e mistura dos materiais por via úmida e calcinação seguida de peneiramento. A confecção dos corpos de prova englobou a compactação do pó em moldes metálicos, o corte de pastilhas em formato de barras, a sinterização e extração do aditivo de parte das amostras. Porém, nesta etapa de extração do aditivo não se teve êxito, uma vez que a espessura dos corpos de prova inviabilizou o processo demandando muitos ciclos de extração. Foram efetuados ensaios mecânicos de flexão em quatro pontos à temperatura ambiente, sendo que uma das amostras sofreu um choque térmico de modo a estagnar em temperatura ambiente, uma possível mudança na microestrutura que possa ter ocorrido a 800°C. Finalmente, os dados dos ensaios mecânicos foram tratados estatisticamente pelo método de Weibull, tornando possível a investigação da influência do agente dopante (manganês) na resistência mecânica à flexão do dióxido de estanho. Resultados preliminares indicaram repetitividade no comportamento de rigidez das amostras quando submetidas ao ensaio de flexão assinalando para a existência de considerável homogeneidade entre os copos de provas. Já os ensaios finais exibiram grande divergência entre os valores de tensão de ruptura, prejudicando a confiança do material, entretanto, os valores de tensões máximas atingidos pelas diferentes concentrações, indicaram resistências relevantes para o material que, se manuseado com técnicas de produção de corpo de prova mais efetivas, poderá apresentar resultados muito interessantes para aplicações estruturais.
The absence of information in the literature of the mechanical properties of pure and doped tin dioxide, combined with the lack of structural applications were reasons enough to encourage the development of research for determining the mechanical properties of pure and doped tin dioxide. The ease of handling and chemical stability of tin dioxide (SnO2) were significant factors to increase its usage over the years. As a result this material has been used in a wide range of applications nowadays. Widely used in the past as pigmentation of decorative ceramics, glass protective film (from scratches and abrasions), is currently applied in vehicular and industrial catalysts. Such reasons have encouraged the research on the determination of the mechanical properties of pure and doped tin dioxide in the present study. The present work was divided into three stages: characterization of SnO2, powder synthesis in different concentrations (pure, 0.2% and 0.5 mol%), manufacturing specimens and mechanical flexural testing and analysis of the results obtained. The characterization and preparation of SnO2 included physical analysis such as picnometry, dilatometry, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and also manual mechanical processes such as grinding and unity of damp materials, calcination and screening. The production of the specimens included the compression of powder in metal molds, the cutting inserts shaped bars, the sintering and additive’s sample’s extraction. However, this additive’s extraction step was unsuccessful, since the thickness of test specimens prevented the extraction requiring many cycles. Thereby, we performed the mechanical tests in four-point bending at room temperature and one of the samples was submitted to a thermal shock to stagnate at room temperature, a possible change in microstructure which may have occurred at 800°C. Finally, mechanical testing data were statistically analyzed by Weibull method, making it possible to investigate the influence of the dopant (Mn) in the flexural strength of the tin dioxide. Preliminary results indicated great repeatability in the stiffness behavior of samples when subjected to bending test, pointing to the existence of considerable homogeneity between the specimens, but final tests showed wide divergence in flexural strength values, decreasing the material’s confidence. In the meantime, the values of maximum flexural strength demonstrated significant resistance to fracture, and maybe, if another more effective specimen’s production technique be chosen, them could present interesting results to mechanical application.
Keywords: Estanho
Manganês
Resistência a flexão
Módulo de Young
Publisher: Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/582
Appears in Collections:Teses e Dissertações

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