Efeito do Tamanho do Cristal e da Fração Volumétrica Cristalizada nas Propriedades Mecânicas do 5BaO-8SiO2 e Curva-R em Vitrocerâmicas

• Autor(a) principal: Senk, Mariza Veiga
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4150
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Vidro; Vitrocerâmica; Dissilicato de Lítio; 5BaO.8SiO2; Resistência a Flexão; Tenacidade à Fratura; Curva-R; Glass; Glass-ceramic; Lithium Dissilicate; 5BaO.8SiO2; Flexural Strength; Fracture Toughness; R-curve

Os vidros 5BaO.8SiO2 (B5S8) e Li2O.2SiO2 (LS2) são um dos poucos vidros este- quiométricos que nucleiam homogeneamente no volume. O (B5S8) é um sistema pouco avaliado em estudos de propriedades microestruturais mecânicas. Nesta pesquisa foram investigadas propriedades mecânicas como módulo de elasticidade(E), dureza (H), varia- ção da resistência à exão (σs) e tenacidade à fratura (KIC) em materiais vitrocerâmicos de B5S8, com controle do tamanho do precipitado e da fração volumétrica de esferulitos (f 0 ). Também foi realizado um estudo preliminar de curva-R e mecanismos de tenacica- ção para a vitrocerâmica de dissilicato de lítio (LS2). Para o B5S8 foi observado que os esferulitos apresentam vidro residual, com aproximadamente 48 % de cristalização interna e que é constante para esferulitos maiores de 10 μm, sendo o núcleo dos esferulitos uma região rica em sílica. Os valores de E e H aumentam com f 0 e apresentam pouca variação com relação aos tamanhos dos esferulitos. A resistência à fratura do sistema B5S8 decai nos primeiros 20 % da fração volumétrica de esferulitos, para todos os tamanhos de esfe- rulitos, em torno de 15 % com relação ao valor de σs do vidro. Para f 0 maiores de 30 %, a resistência biaxial aumenta com o volume de fração cristalizada, para todos os tamanhos de esferulitos. Para amostras altamente esferulitizadas (f 0 > 40 %) σs decresce proporcio- nal a d −1/2 , onde d é o diâmetro do esferulito. Tal fato indica que d controla o tamanho do defeito crítico para amostras com alto f 0 . A tenacidade à fratura no B5S8 aumenta com a fração volumétrica de esferulitos, e para f 0 > 20 % permanece constante e não apresenta variação signicativa com relação ao tamanho do esferulito. Quando comparado com ou- tras vitrocerâmicas que nucleiam no volume, o aumento do KIC do B5S8 é pequeno. O modelamento a partir de medida experimental das topograas de superfícies permitiram observar que o aumento de tenacidade é devido à deexão da trinca. A vitrocerâmica LS2 apresentou comportamento de curva-R, comportamento este não observado para o B5S8. A partir dos dados experimentais, os mecanismos de curva-R n vitrocerâmica de LS2 foram estudados. Todos os mecanismos propostos, preveem uma dependência do aumento de KIC, devido a curva-R, proporcional a √ f.d. Essa dependência foi vericada para as vitrocerâmicas de LS2. Os principais mecanismos de tenacicação que operam no LS2 foram discutidos. A cristalização de uma fase com alta tenacidade e esferulitos com alto grau de cristalização interna são importantes para a obtenção de vitrocerâmicas com alta tenacidade.