Estudo frente ao choque térmico de refratários cerâmicos de baixa porosidade

• Autor(a) principal: Biasibetti, Guilherme Roberto dos Santos
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/31404
• topic: Engenharia de materiais; Mullite zirconia; Transformation toughening; Thermal shock resistance

O comportamento frágil dos materiais cerâmicos e sua limitada confiabilidade, devido a sua tendência a falhar por fadiga e choque térmica e choque, são os principais fatores que limitam sua aplicabilidade. Por isso o aperfeiçoamento destas propriedades é o ponto chave para muitas demandas de aplicação em engenharia [1]. Neste trabalho foi avaliado o comportamento frente ao choque térmico de algumas das cerâmicas óxidas mais comumente citadas na literatura e oferecidas como opção pelas empresas de cerâmicas avançadas para aplicações onde resistência a ciclagens térmicas é essencial [2, 3, 4]. Os materiais contemplados neste estudo foram alumina, zircão, mulita eletrofundida e um composto de mulita e zircônia também obtido pelo processo de eletrofusão. Para investigar o comportamento frente ao choque térmico desses materiais foi realizado um ensaio preliminar de choque térmico onde corpos de prova dos quatro materiais foram aquecidos a 200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC e 1000°C e rapidamente imersos em água à temperatura ambiente. Neste ensaio foi observado um comportamento similar entre os corpos de prova de mulita e do composto de mulita e zircônia que mostraram uma boa resistência até 800°C, com trincamento, mas mantendo a integridade estrutural do corpo de prova. O zircão apresentou uma resistência razoável, com trincamento, até 400°C e a alumina não resistiu a choques térmicos maiores que 200°C. A diferença no desempenho da mulita e da mulita-zircônia foi avaliada através de ensaios de choque térmico a 800°C combinados com ensaios de flexão conforme sugerido pela norma ASTM C1525 [1]. Após 10 ciclos de choque térmico a mulita-zircônia manteve 64% de sua resistência mecânica de partida enquanto que a mulita manteve apenas 4%. Foi investigado por DRX, RAMAN e MEV o mecanismo pelo qual a mulita-zircônia apresenta essa superior resistência à ciclagem térmica, não sendo encontradas evidências de tenacificação por transformação de fase. Apesar de ter sido retida a fase de alta temperatura da zircônia esta se apresentou em uma fração ínfima quando comparada com a fração monoclínica. O mecanismo de tenacificação mais provável observado foi associado à presença de porosidade fechada e microtrincas oriundas da transformação de fase monoclínica/tetragonal decorrente do processo de sinterização.