Características microestruturais e propriedades mecânicas de grés utilitário

• Autor(a) principal: Bastos, Ana Maria Ferreira Almeida
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/25543
• topic: Grés; Microestrutura; Porosidade; Fase vítrea; Propriedades mecânicas

Na produção de materiais cerâmicos, a porosidade está sempre presente nos corpos, característica inerente ao seu processamento devido ao empacotamento mais ou menos eficaz das partículas das matérias-primas na conformação das peças. Durante a cozedura do corpo cerâmico, a porosidade diminui (processo de densificação). Em pastas de grés utilitário, isso ocorre por sinterização em fase líquida, dada a presença de agentes fundentes (calcite, feldspatos, talco, etc.), pelo que a cozedura do grés se desenvolve com duas fases cristalinas, mulite e sílica (quartzo ou tridimite), e uma líquida. A eliminação da porosidade é benéfica para o aumento da resistência mecânica das peças de grés. A presença de quartzo nas microestruturas pode ser positiva, se o tamanho dos cristais for inferior a 10 μm, ou negativa, se superior a 30 μm. A mulite desenvolve-se em cristais aciculares, o que reforça a matriz vítrea; para tempos longos, o tamanho destes cristais aumenta (diminui o seu número) e diminui o seu efeito positivo na resistência mecânica. O contributo da fase vítrea é pouco compreendido, face à influência dos parâmetros anteriores, mais estudados. Com este trabalho pretendeu-se estudar a influência das características microestruturais, nomeadamente a porosidade e a fase líquida, nas propriedades mecânicas de uma pasta de grés utilizada na produção de louça de mesa. Foram feitas diversas curvas de cozedura a amostras da pasta em estudo e determinaram-se os parâmetros microestruturais relevantes (porosidade, fases presentes, quantidade de fase vítrea formada) e as características mecânicas (resistência à flexão, módulo de Young). Verificou-se que, durante o aumento da temperatura, a porosidade da pasta mantém-se quase constante até 1100 °C, cerca de 36%. A esta temperatura inicia-se a densificação do material e a porosidade diminui até 1140 °C. Entre 1140 e 1170 °C, para 10 min de residência a essas temperaturas, a porosidade não varia. Tempos mais longos a estas temperaturas permitiram verificar que este patamar ocorre porque o sistema está longe do equilíbrio. As quantidades de fase vítrea formadas para tempos longos estão de acordo com as calculadas a partir do ternário SiO2 – Al2O3 – K2O. Os resultados da resistência mecânica em função da porosidade permitiram extrapolar o valor de 60 MPa para este parâmetro no material sem poros. As medidas do módulo de Young do material em função da porosidade permitiram também extrapolar o valor de 59 GPa para o módulo de Young do material sem poros. Estes dois resultados são próximos dos esperados para um vidro comum, o que levou à conclusão de que a resistência mecânica do grés está diretamente relacionada com a fase vítrea formada, a fase maioritária (pode atingir cerca de 60% a 1200 °C).