Hindered densification as a porogenic mechanism for alumina-based thermal insulators (2020)
- Authors:
- Autor USP: EMÍLIO, ANA BEATRIZ VERDI - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- Subjects: ISOLAMENTO TÉRMICO; SINTERIZAÇÃO; ALUMINA; CERÂMICA
- Keywords: Alumina; Cerâmica porosa; Hidróxido de alumínio; Isolante térmico; Moldagem direta; Sinterização
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Materiais porosos para isolantes térmicos de alta temperatura (600°C-1600°C) tem sido investigados como uma alternativa ao uso de blocos e cobertores de fibras cerâmicas. Eles apresentam potencial para tal aplicação por combinar a baixa condutividade das estruturas porosas (menos que 5 W(m.K)-1 a 1200°C) com a refratariedade das cerâmicas. No entanto, não resistem tão bem a densificação quanto as fibras depois de longos períodos a altas temperaturas. Sabe-se que a presença de porosidade reduz a condução, uma vez que os poros apresentam gases com baixa condutividade em seu interior e provocam o espalhamento de fótons os quais são responsáveis pelo processo de radiação. Para a porosidade ser efetiva é necessário que os poros sejam fechados e com tamanho reduzido (diâmetro < 4mm), a fim de evitar o processo de convecção. Para manter a porosidade e a estabilidade a altas temperaturas é necessário que o principal mecanismo de sinterização seja a difusão superficial, já que não promove densificação significativa. Este trabalho se baseia nos princípios de sinterização e de condução de calor para propor um novo mecanismo. Sendo assim, estudou a compactação de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) pré-sinterizado a 1500°C , pois as partículas obtidas apresentam poros internos intrinsicamente resistentes a densificação por terem baixa área superficial e formato curvado. Foram utilizados três métodos de compactação: prensagens isostática e uniaxial e moldagem direta. As amostras prensadasresultaram em menores valores de porosidade total a 1600°C (61.5% para uniaxial e 56,3% para isostática), pois tiveram filamentos quebrados durante a aplicação de pressão o que aumentou a compactação das partículas e facilitou a densificação. Já as amostras obtidas por moldagem direta não compactaram bem por terem como mecanismo principal de sinterização a difusão superficial, mantendo a porosidade em níveis elevados (74.4%). As propriedades físicas obtidas tais como resistência a flexão (3.75 MPa) e rigidez (4.57 GPa) são satisfatórios para o que é requerido para a aplicação (0.5-1 MPa e 2GPa, respectivamente). Além disso, as amostras apresentaram baixa condutividade térmica (0.49 W·m-1 ·°C-1 to 1400°C), baixa retração linear (11,92% a 1600°C) e alta resistência ao choque térmico devido ao baixo coeficiente de expansão obtido ((5.7 10-6 ·°C-1 a 1200°C)
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2020
- Data da defesa: 16.11.2020
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ABNT
EMILIO, Ana Beatriz Verdi. Hindered densification as a porogenic mechanism for alumina-based thermal insulators. 2020. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-26012021-092249/. Acesso em: 05 jan. 2026. -
APA
Emilio, A. B. V. (2020). Hindered densification as a porogenic mechanism for alumina-based thermal insulators (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-26012021-092249/ -
NLM
Emilio ABV. Hindered densification as a porogenic mechanism for alumina-based thermal insulators [Internet]. 2020 ;[citado 2026 jan. 05 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-26012021-092249/ -
Vancouver
Emilio ABV. Hindered densification as a porogenic mechanism for alumina-based thermal insulators [Internet]. 2020 ;[citado 2026 jan. 05 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-26012021-092249/
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