Desenvolvimento de compósitos cerâmicos refratários silico- luminosos contendo cinza da casca de arroz e wollastonita
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIPAMPA |
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Resumo: | Visando desenvolver compósitos cerâmicos refratários mais sustentáveis a partir da utilização da cinza da casca de arroz (CCA) como fonte de sílica, foram avaliados o desempenho microestrutural, físico, mecânico e térmico de seis formulações. A primeira delas, tomada como referência, contendo 100% de argila (A) e outras quatro contendo substituição parcial da argila refratária enriquecida com óxido de alumínio por CCA no teor de 10% (AS) e por microfibras de wollastonita nos teores de 5% (ASW-5), 10% (ASW-10) e 20% (ASW-20). Para fins de comparação também foi realizada uma formulação adicional contendo apenas argila e microfibra (AW-20). Com relação às propriedades físicas dos materiais foram aferidas sua variação de massa, retração linear de queima, absorção de água, porosidade aparente e densidade de massa aparente. Na análise mecânica, foram determinadas a resistência à compressão e à tração na flexão em três pontos. O desempenho térmico foi avaliado através de ensaios de condutividade térmica e choque-térmico nas temperaturas 500 °C, 850 °C e 1000 °C. A CCA demonstrou ser um excelente precursor cerâmico apresentando elevado teor de sílica amorfa. Em relação às propriedades físicas, a substituição da argila pela CCA e pelos diferentes percentuais de microfibra resultou em um aumento da absorção de água e da porosidade aparente e uma redução na retração linear de queima. Observou-se um decréscimo na resistência à compressão e um acréscimo na resistência à flexão a partir da incorporação das microfibras. A condutividade térmica foi inversamente proporcional à porosidade e ao percentual de microfibra. No desempenho ao choque-térmico a formulação que mais resistiu de uma maneira geral foi a formulação A e conforme aumentou-se o gradiente de temperatura de choque-térmico menos ciclos foram resistidos pelos compósitos. As fases químicas determinadas antes e após a sinterização corroboraram com os resultados da análise por fluorescência de raios-x, tendo sido encontradas fases típicas do sistema Al-Si, como mulita primária, corundum, quartzo e do sistema Al-Si-CaO, como wollastonita, anortita, guelenita e cianita. Ademais, as formulações que apresentaram a fase anortita foram as formulações de maior rigidez. Palavras-chave: Compósitos cerâmicos refratários. Cinza da casca de arroz. Wollastonita. Desempenho termomecânico. Transformações químicas. |
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Marangon, EderliTier, Marco Antonio DurloSilva, Débora Bretas2019-07-15T13:15:15Z2019-07-15T13:15:15Z2019-06-17SILVA, Débora Bretas. Desenvolvimento de compósitos cerâmicos refratários silico- luminosos contendo cinza da casca de arroz e wollastonita. Orientador: Marco Antônio Durlo Tier. 2019. 130p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2019.http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4139Visando desenvolver compósitos cerâmicos refratários mais sustentáveis a partir da utilização da cinza da casca de arroz (CCA) como fonte de sílica, foram avaliados o desempenho microestrutural, físico, mecânico e térmico de seis formulações. A primeira delas, tomada como referência, contendo 100% de argila (A) e outras quatro contendo substituição parcial da argila refratária enriquecida com óxido de alumínio por CCA no teor de 10% (AS) e por microfibras de wollastonita nos teores de 5% (ASW-5), 10% (ASW-10) e 20% (ASW-20). 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A condutividade térmica foi inversamente proporcional à porosidade e ao percentual de microfibra. No desempenho ao choque-térmico a formulação que mais resistiu de uma maneira geral foi a formulação A e conforme aumentou-se o gradiente de temperatura de choque-térmico menos ciclos foram resistidos pelos compósitos. As fases químicas determinadas antes e após a sinterização corroboraram com os resultados da análise por fluorescência de raios-x, tendo sido encontradas fases típicas do sistema Al-Si, como mulita primária, corundum, quartzo e do sistema Al-Si-CaO, como wollastonita, anortita, guelenita e cianita. Ademais, as formulações que apresentaram a fase anortita foram as formulações de maior rigidez. Palavras-chave: Compósitos cerâmicos refratários. Cinza da casca de arroz. Wollastonita. Desempenho termomecânico. Transformações químicas.Aiming to develop sustainable refractory ceramic composites using rice husk ash (RHA) as a source of silica, the microstructural, physical, mechanical and thermal performance of six formulations were evaluated. The first one, taken as reference, containing 100% clay (A) and another four containing partial replacement of the aluminum oxide enriched with aluminum oxide by 10% (AS) and by microfibers of wollastonite at 5% (ASW-5), 10% (ASW-10) and 20% (ASW-20). For comparison purposes, an additional formulation containing only clay and microfiber (AW-20) were set. Regarding the materials physical properties, were measured its mass variation, linear retraction, water absorption, apparent porosity and bulk density. In mechanical analysis, compression strength and three-point bending resistance were determined. It was evaluated the thermal performance through thermal conductivity and thermalshock tests in the following temperatures: 500 ° C, 850 ° C and 1000 ° C. Rice husk ash has shown to be an excellent ceramic precursor exhibiting high amorphous silica content. Regarding the physical properties, the clay substitution per RHA and different percentages of microfiber resulted in an increase in water absorption and apparent porosity and a reduction in the linear retraction. The microfibers incorporation generated a decrease in the compressive strength and an increase in the three-point bending resistance. The thermal conductivity was inversely proportional to the porosity and the microfiber percentage. In thermal shock performance, the formulation that most strongly resisted was formulation A, and as the thermal-shock temperature gradient was increased, the composites resisted to fewer cycles. The chemical phases determined before and after the sintering process were consistent with the chemical analysis results by x-ray fluorescence. It were found typical phases from the Al-Si system, such as primary mullite, corundum, quartz and from Al-Si-CaO system, such as wollastonite, anortite, guelenite and kyanite. In addition, the formulations that presented the anortita phase were, respectively, the hardiest formulations. Key words: Refractory ceramic composites. Rice husk ash. Wollastonite. Thermo mechanical performance. Chemical transformations.porUniversidade Federal do PampaMestrado Acadêmico em EngenhariaUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCNPQ::ENGENHARIASEngenhariaCompósitosArrozEngineeringCompositesRiceDesenvolvimento de compósitos cerâmicos refratários silico- luminosos contendo cinza da casca de arroz e wollastonitainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALDébora Bretas - 2019.pdfDébora Bretas - 2019.pdfapplication/pdf7647962https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/4139/1/D%c3%a9bora%20Bretas%20-%202019.pdf04d4632040e5334738c1e2aca2473eb6MD51TEXTDébora Bretas - 2019.pdf.txtDébora Bretas - 2019.pdf.txtExtracted texttext/plain193243https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/4139/3/D%c3%a9bora%20Bretas%20-%202019.pdf.txt15d3b0fd773b4a2e1e38564e1160cc1aMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81866https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/4139/2/license.txt43cd690d6a359e86c1fe3d5b7cba0c9bMD52riu/41392019-07-16 03:01:07.881oai:repositorio.unipampa.edu.br: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ório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2019-07-16T06:01:07Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)false |
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