ESTUDO SOBRE A GRANADA DE ÍTRIO E ALUMÍNIO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

DISCIPLINA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I

ESTUDO SOBRE A GRANADA DE ÍTRIO E ALUMÍNIO

THIAGO NEY EVARISTO RODRIGUES

11502852

JOÃO PESSOA, PARAÍBA

MAIO DE 2017

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ESTUDO SOBRE A GRANADA DE ÍTRIO E ALUMÍNIO

THIAGO NEY EVARISTO RODRIGUES

11502852

Projeto de pesquisa apresentado ao curso de bacharelado em Engenharia Mecânica da Universidade Federal da Paraíba, a ser utilizado como avaliação da disciplina de Materiais de Construção Mecânica I, tendo como orientadora a Professora Doutora Fabiana de Carvalho Fim.

JOÃO PESSOA, PARAÍBA

MAIO DE 2017

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RESUMO

O presente texto tem por objetivo apresenta um estudo sobre a Granada de Ítrio e Alumínio (também conhecido pela sigla YAG, do inglês yttrium aluminium garnet), um material do grupo das granadas, e que possui estrutura cristalina de fórmula Y3Al5O12, além de possuir boas propriedades mecânica, térmica e óptica, principalmente quando apresentado na forma de um compósito. Devido as suas características, é amplamente utilizado em diversas áreas (medicina, odontologia, engenharia mecânica, engenharia elétrica, engenharia aeronáutica, etc.) e em especial na produção de lasers de estado sólido a partir de algum processamento, como por exemplo, a dopagem de elementos terras-raras (Neodímio, Érbio, etc.).

Palavras-Chave: YAG, Estrutura, Propriedades, Processamento.

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ABSTRACT

This paper presents a study on Yttrium and Aluminum Grenade (YAG), a material from the group of grenades, which has a crystalline structure of the formula Y3Al5O12, besides having good Mechanical, thermal and optical properties, especially when presented in the form of a composite. Due to its characteristics, it is widely used in several areas (medicine, dentistry, mechanical engineering, electrical, aeronautic engineering, etc.) and in particular in the production of solid state lasers from some processing, such as doping of earth elements -raras (Neodymium, Erbium, etc.).

Key-words: YAG. Structure. Properties. Processing.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Esquema de moagem de alta energia ....................................................................... 05

Figura 2. Cristal de granada de ítrio e alumínio dopado com Nd (Nd:YAG) / laser (D:3 mm to 10mm) ...................................................................................................................................... 06

Figura 3. Especificações de uma vara de cristal de Nd: YAG ................................................. 07

Figura 4. Propriedades físicas e químicas no Nd: YAG .......................................................... 07

Figura 5. Propriedades físicas e ópticas do Nd: YAG ............................................................. 08

Figura 6. Diagrama de fases formado pelos compostos YAG, YAP (YALO3, "Yttrium Aluminium Perovskite") e YAM (Y4Al2O9, "Yttrium Aluminum Monoclinic") ................... 08

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Comparação de valores de dureza de diversos minerais na escala Mohs ................ 04

Tabela 2. Comparação de valores de densidade ...................................................................... 04

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 01

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................................... 02

3. GRANADA ......................................................................................................................... 04

4. GRANADA DE ÍTRIO E ALUMÍNIO ............................................................................. 06

5. APLICAÇÕES ................................................................................................................... 09

6. CONCLUSÃO .................................................................................................................... 11

7. REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 12

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1. INTRODUÇÃO

No decorrer do contexto histórico, o ser humano sempre buscou uma melhor qualidade de vida através de estudos e concepções que proporcionassem o referido objetivo, para isso se fez necessário o conhecimento das características (propriedades) dos materiais a serem utilizados em sua tecnologia, a partir dessa necessidade surgiu-se a Ciência dos Materiais, que é todo e qualquer estudo que tem como objetivo compreender as estruturas e propriedades dos diversos materiais existentes.

A Ciência dos Materiais possui uma organização axiomática, podendo apresentar, a priori, a classificação dos materiais como Metais (composto por um ou mais elementos metálicos e, ocasionalmente, elementos não metálicos, que possuem átomos arranjados de maneira organizada e tendo como características serem relativamente densos, resistentes e dúcteis), Cerâmicos (composto por elementos metálicos e não metálicos, como óxidos, nitretos e carbetos, tendo como características serem relativamente rígidos, resistentes e frágeis), Polímeros (compostos por elementos orgânicos quimicamente baseados no carbono, no hidrogênio e outros elementos não metálicos, tendo como características possuir baixas densidades e rigidez e resistência variáveis) e Compósitos (composto por dois ou mais materiais individuais a fim de obter um material com características satisfatórias a sua necessidade).