Na Figura 4.8.1 estão apresentadas as micrografias eletrônicas de varredura de superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2 para a composição x=0,5 calcinada a
1500°C/3h com ampliação de 5000x. A micrografia apresentou morfologia homogênea com a superfície de fratura apresentando dois modos de fratura: a intergranular e a intraganular, cada uma contribuindo para os valores de resistência mecânica de uma forma específica. A fase cristalina identificada para essa composição foi uma mistura de fases tetragonal com 54,36 % e tamanho de cristalito de 57,44 nm, cúbica com 29,26 % e 99,24 nm de tamanho de cristalito e a monoclínica com 16,38 % de fase com 26,60 nm no tamanho do cristalito. Na microestrutura podemos visualizar a existência de poros onde foi encontrada uma porcentagem e 2,18 e uma densidade de 98,36 %.
Figura 4.8.1 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV), da superfície de fratura do sistema Ce0,1- xNdxZr0,9O2para a composição x=0,5 sinterizada a 1500°C/3h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Com o aumento do tempo de sinterização para 6h a composição x=0,5 representada na Figura 4.8.2 mostrou uma morfologia homogênea com partículas (grão) de forma sextavada e o tipo de superfície de fratura intraganular e intergranular. Nessa amostra foi identificada uma mistura das fases tetragonal com 29,39 %, a cúbica com 56,58 % e a monoclínica com 14,03 %. O tamanho do cristalito foi 54,02 nm, 90,88 nm e 28,24 nm, respectivamente. Comparando com a temperatura de calcinação a 700ºC, Figura 4.4.7, para a amostra antes da sinterização, observou-se um aumento da fase monoclínica, possivelmente essa mudança tenha provocado a formação de micro trincas comprometendo a resistência mecânica do material. Na microestrutura também observamos a existência de poros, sendo identificado na análise de porosidade com 0,66 % e uma densidade de 99,34 %.
Figura 4.8.2 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=0,5 sinterizada a 1500°C/6h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Na figura 4.8.3 temos a micrografia eletrônica de varredura de superfície de fratura com ampliação de 5000x do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2 para a composição x=1,0 calcinada a
1500°C/3h. A micrografia apresenta uma superfície de fratura intergranular formada nos contornos dor grãos e a intraganular formada no meio do grão. A fase cristalina identificada para essa composição foi a tetragonal com 77,53 %, a cúbica com 19,67 % e a monoclínica com 2,81 % apresentando tamanho de cristalitos de 54,03 nm, 0,157 µm e 28,24 nm, respectivamente. A densidade da amostra foi de 97,48 % e formação de poros encontrado de 1,17 % determinados pelo método de Arquimedes estando coerentes com o observado na microscopia.
Figura 4.8.3 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=1,0 sinterizada a 1500°C/3h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Na Figura 4.8.4 estão apresentadas as micrografias eletrônicas de varredura de superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2 para a composição x=1,0 calcinada a
1500°C/6h. A análise por MEV mostrou morfologia homogênea com modo de fratura intergranular e a intraganular. Na amostra ocorreu uma mistura de fases, sendo a fase cúbica com 57,15 %, a tetragonal com 29,38 % e a monoclínica com 13,07 %. O tamanho de cristalitos para as fases foram 1,57 µm, 89,61 nm e 78,37 nm, respectivamente. Observamos que a temperatura de sinterização fez com que ocorresse um aumentou da fase monoclínica de 9,27 % para 13,07 % comparada com a temperatura de calcinação em que a mostra estava inicialmente a 700ºC/3h, figura 4.4.7. Isto ocasionou a formação de micro trincas, conforme visualizada na micrografia prejudicando a resistência mecânica do material. Na microestrutura também observamos a existência de poros apresentando 1,52 % na amostra e densidade com 98,13 %.
Figura 4.8.4 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=1,0 sinterizada a 1500°C/6h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Na figura 4.8.5 representa a micrografia eletrônica de varredura de superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2 para a composição x=2,0 calcinada a 1500°C/3h. A
micrografia apresenta morfologia homogênea com partículas (grãos) sextavadas com a superfície de fratura do tipo intraganular e intergranular. A fase cristalina identificada para essa composição foi a tetragonal com 49,58 %, a cúbica com 47,67 % e a monoclínica com 2,76 %. O tamanho de cristalitos das fases formadas foram de 70,35 nm , 24,47 nm e 99,85 nm, respectivamente. O efeito da sinterização e a adição dos íons cério e neodímio para essa composição formou uma mistura de fases como foi observado, onde antes existia a fase cúbica com 89,18 % na amostra calcinada a 700ºC/3h, Figura 4.4.7. A fase monoclínica não sofre praticamente nenhuma variação com a sinterização. Na microestrutura podemos visualizar a existência de alguns poros, onde foi encontrado uma porcentagem de 1,04 % na amostra.
Figura 4.8.5 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=2,0 sinterizada a 1500°C/3h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Na Figura 4.8.6 mostra a micrografia eletrônica de varredura de superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2 para a composição x=2,0 calcinada a 1500°C/6h. A fase
cristalina identificada para essa amostra foi a cúbica com 92,56 %, a tetragonal com 6,03 % e a monoclínica com 1,41 %. O tamanho de cristalitos de correspondentes as fases foram 0,562 µm, 55,05 nm e 28,24 nm. A temperatura de sinterização favoreceu a formação preferencial da fase cúbica nesta composição, onde praticamente não sofreu mudança de fase comparada com a sua temperatura de calcinação a 700ºC. Na micrografia observamos uma superfície com o tipo de fratura intergranular e uma maior região com a fratura intragranular, com existência de poros apresentando 1,36 % e densidade com 96,82 %.
Figura 4.8.6 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=2,0 sinterizada a 1500°C/6h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Na figura 4.8.7 para a composição x=3,0 calcinada a 1500°C/3h a micrografia mostra partículas (grãos) sextavadas com uma região da superfície de fratura do tipo intergranular, conseqüentemente irá contribuir para valores menores de resistência mecânica. A fase cristalina identificada para essa composição foi a cúbica com 62,42 %, tetragonal com 16,46 % e a monoclínica com 21,12 %, com tamanho de cristalitos de 0,156 µm, 1,06 µm e 0,186 µm, respectivamente. Essa composição apresentou um inicio de desestabilização da zircônia, onde antes tínhamos em uma temperatura ambiente a 700ºC/3h, uma predominância da fase cúbica com 95,64 %. Na micrografia podemos visualizar a formação de bastantes poros onde apresentou uma porcentagem de 2,22 % de porosidade.
Figura 4.8.7 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=3,0 sinterizada a 1500°C/3h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Para a micrografia na Figura 4.8.8 do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2 para a composição
x=3,0 sinterizada a 1500°C/6h temos um comportamento semelhante da amostra anterior com a superfície de fratura do tipo interganular. O aumento do tempo de sinterização fez com que ocorresse o aumento da formação preferencial da fase monoclínica com 79,59 % com tamanho de cristalito de 1,58 µm. Isso evidencia que iremos encontrar valores baixos de resistência por causa do surgimento dessa desestabilização da zircônia, já que antes da sinterização a fase formada era a cúbica com 95,64 % a 700ºC/3h. A porcentagem porosidade foi de 2,07 % o que irá contribuir para uma resistência mecânica baixa na amostra.
Figura 4.8.8 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=3,0 sinterizada a 1500°C/6h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Para a composição x=4,0 foi observado na micrografia na Figura 4.8.9 grãos com tamanho de partículas na ordem de 1 µm. Comparado com as concentrações anteriores observamos uma diminuição do tamanho do grão com o aumento da adição do íon neodímio. Observamos também uma maior região com a formação na superfície de fratura do tipo intergranular e intragranular. As fases existentes na amostra foram a tetragonal com 36,50 %, cúbica com 49,78 % e monoclínica com 13,72 % com o tamanho de cristalitos de 0,175 µm, 0,162 µm e 100 nm, respectivamente. A densidade encontrada foi de 97,62 % com uma porosidade de 1,71 %.
Figura 4.8.9 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1-xNdxZr0,9O2
para a composição x=4,0 sinterizada a 1500°C/3h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012
Na Figura 4.8.10 observa-se composição x=4,0 calcinada a 1500°C/6h com uma superfície de fratura tanto interganular quanto intraganular. A fase cristalina identificada para essa composição foi a tetragonal com 21,00 %, a cúbica com 37,98% e a monoclínica com 41,02 %. Os tamanhos de cristalitos foram de 54,21 nm, 49,64 nm e 1,59 µm. Antes da sinterização a fase com maior predominância foi a cúbica com 89,73 %. Na amostra calcinada após a sinterização formou uma mistura de fases como citadas acima. O aumento da concentração de neodímio levou a formação da fase monoclínica da zircônia. Na microestrutura podemos visualizar a existência de poros onde foi econtrado 1,32 % com uma densidade de 97,45 %.
Figura 4.8.10 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície de fratura do sistema Ce0,1- xNdxZr0,9O2para a composição x=4,0 sinterizada a 1500°C/6h com ampliações de 5000x.
Fonte: Andrade, 2012