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7/25/2019 Apresentação_sic_estudo de Vidros Do Sistema Lzsa (Li2o-Zro2-Sio2-Al2o3) Como Base Para Síntese e Desenvolvimento de Uma Matriz Vitrocerâmica

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ESTUDO DE VIDROS DO SISTEMA LZSA COMSÍNTESE E DESENVOLVIMENTO DE UMAVITROCERÂMICA

Beatriz Alves Acadêmica do Curso de Engenharia de Produção e Sistemas | PGCEM | CCT



ESTUDO DE VIDROS DO SISTEMA LZSA(LI2O-ZRO2-SIO2-AL2O3) COMO BASE PARA SÍ

DESENVOLVIMENTO DE UMA MATRIZ VITROCE

1. Orientadora: Marilena Valadares Folgueras

2. Bolsista de Iniciação Científica PROBIC/UDESC: Beatriz Alves

3. Doutorando(a) do PGCEM/UDESC: Thais de Jesus Schmitt Ballmann

4. Acadêmico do Curso de Engenharia Mecânica UDESC: Vinícius Albuque



1. Introdução;

2. Método;

3. Resultados;

4. Considerações Finais;

SUMÁRIO



1. INTRODUÇÃO Nas últimas décadas, dezenas de empresas e laboratórios espalhados pelo pla

aplicando esforços para melhorar o comportamento mecânico, térmico e quím

materiais cerâmicos, como o estudo de novas composições, formas de produçemprego de partículas de reforço formando compósitos de matriz cerâmica .

Como resultado desses estudos, nos últimos 50 anos, os materiais vitrocerâmrepresentado novas alternativas de interesse e aplicabilidade, tais como lentestelescópio, cooktops, resistores elétricos, e base para pigmentos estáveide revestimento.

A vantagem do uso do vitrocerâmico é poder controlar a cristalização mediantetérmico adequado (Mc MILLAN, 1982), onde o número de cristais, a sua taxa de o seu tamanho final são controlados.



1. INTRODUÇÃOOs materiais vitrocerâmicos são definidos como sólidos policristalinos, com a p

fase amorfa residual, obtidos a partir da cristalização controlada de vidros .

O estudo do vitrocerâmico tem o intuíto de obter desempenho diferenciado emaplicações.

Essas aplicações demandam uma série de características finais específicas depela microestrutura do material, que pode ser definida pelo tipo de fase cristalipela morfologia, dimensão dos cristais, pela proporção entre fases cristalinas e

Por isso, material é importante ter domínio sobre cada etapa do processamentdo vitrocerâmico que inclui a formulação do vidro, a preparação do mesmo e a

De maneira geral, os vitrocerâmicos são obtidos através do tratamento térmico



1. INTRODUÇÃOOs materiais vitrocerâmicos são definidos como sólidos policristalinos, com a p

fase amorfa residual, obtidos a partir da cristalização controlada de vidros.

Neste tratamento térmico os vidros que encontram-se em um estado de super-com energia maior do que o seu correspondente termodinâmico, e tendem a umnatural de cristalização.

Os principais mecanismos que governam o processo de cristalização são a nucformação de núcleos cristalinos estáveis e o crescimento cristalino ou a deposi

de elementos sobre os núcleos primários. A tendência dos últimos anos é a obtenção do vitrocerâmico por sinterização do

A qual permite a obtenção de vitrocerâmicos com uniformidade microestruturalpara sistemas que apresentam cristalização predominantemente superficial



2. MÉTODO A produção de matrizes vitrocerâmicas envolve a obtenção de um vidro homogê

composição definida para que, se aplicado um tratamento térmico, pode-se tranvidro em um vitrocerâmico de microestrutura predominantemente cristalina.

O vidro formulado para a produção da matriz pertence ao sistema Li2O-ZrO2-Siqual foram utilizadas matérias primas comerciais na forma de carbonato de lítio,quartzo e zirconita.

As matérias primas foram combinadas em uma proporção que permitiu a obtençmaterial com composição molar de 64,2% de SiO2, 18,8% de Li2O, 8,3% de ZrO Al2O3 (MONTEDO, 2011).

Esses materiais foram misturados a secos e alocados em um cadinho de alumininseridos em forno de fusão Deltech modelo DT-31-RS-VT-E2404, na temperatu



2. MÉTODO

A taxa de aquecimento foi mantida em 10°C/min até atingir-se a temperatura ideapermanência na temperatura máxima foi de 30 minutos, o qual se mostrou satisfagarantir a completa homogeneização do material.

O material fundido resultante permitiu a obtenção de fritas por resfriamento rápidopeças monolíticas por resfriamento em molde de grafite.

As amostras monolíticas foram preparadas para análise de cristalização na formavitrocerâmica do sistema estudado. As peças foram submetidas à tratamento térmtemperaturas de 800, 850, 900 e 950°C, por 10 minutos, o que possibilitou uma acompleta da cristalização do sistema.



2. MÉTODO

Logo após o aquecimento, estes monolitos tratados foram analisados quanto m

caracterização da cristalização em estudo, a partir de microscopia eletrônica de(MEV) e da microscopia ótica

A frita, que devido à mudança brusca de temperatura, gerou micro trincas no vidsua moagem, foi submetida a este procedimento em moinho convencional, empde alumina como meio de moagem. O processamento foi realizado a seco por p

minutos em moinho periquito. O pó do vidro foi submetido ao ensaio de análisediferencial termogravimétrica em condições normais de análise e atmosfera de



3. RESULTADOS

O vidro resultante do vazamento em moldede grafite e resfriamento à ar, apresentouaspecto homogêneo e incolor, e detransparência adequada



3. RESULTADOS

Difratograma de raios-x, evidencde fase cristalina ap

O difratograma de raios-x destematerial é típico de material vítreocom hallo amorfo no intervalo entre 10e 40 graus, sem a presença de picoscaracterísticos da formação de fasecristalina



3. RESULTADOS

O estudo do materialsubmetido ao tratamentotérmico nas temperaturas de800, 850, 900 e 950ºC revelouque para o vidro aquecido natemperatura de 800ºC éidentificada a formação depequenos cristais na superfície

da amostra (à esquerda).

E que com o acréscimo da temperatura, existe um aumento na espessuracamada cristalina formada a partir da superfície da peça (á direita).



3. RESULTADOS

O uso de temperaturas mais elevadas,no caso 950ºC e tempo de permanência

na temperatura máxima de 1 horabeneficiou a cristalização total do vidro.Neste caso compreende-se que acristalização ocorreu pela formação docentro de crescimento de cristais quefavorecem o desenvolvimento deestruturas com morfologia hexagonal

Micrografia do vidro tratado à 950 ºCmorfologia dos cristais e direção d



3. RESULTADOS

INTENSIDADECP

S

2

SL

Z

E

Z

Z

E

SL

E

Z

SL

EEE

E

Z S

E – E

Z – Z

SL –

Os ensaios de difratometria de raios-xmostraram que para o vidrosubmetido a tratamento térmico a950º.C as fases cristalinasdesenvolvidas foram Zirconita(ZrSiO4), Espodumênio (LiAlSi2O6) e

Silicato de Lítio (Li2SiO3)Difratograma de raios-x evidenciando



3. RESULTADOS A análise da curva de calorimetriadiferencial de varredura permitiu a

identificação da temperatura detransição vítrea próximo a 500 °C e acristalização evidente próximo à700°C. Com um pequeno eventoexotérmico entre 750 e 800°Cassociado à formação de fase

cristalina. Após isto o material tente àfundir em 1000°C, o eventoexotérmico após a fusão pode ser associado à expansão do material.



4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em relação a síntese do vidro do sistema LiO2-ZrO2-SiO2-AL2O3, os resconfirmam a possibilidade de síntese de vidro homogêneo, transparente

estabilidade e facilidade de síntese.

E que este material, quando submetido a tratamento térmico de forma coapresenta cristalização de diferentes fases.

Sendo as principais fases cristalinas a Zirconita (ZrSiO4) e Espodumêni

Com base neste resultado, é possível afirmar que o vidro obtido, na formaser um material que durante o aquecimento sofre o processo de cristalizaentre 750 e 800°C e que o material apresenta temperatura de fusão entor



4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

É possível a utilização do vidro LZSA como base para matriz de encapsu

pigmento vitrocerâmico.

De acordo com o difratograma, este vidro apresenta cristalização com fofases como Silicato de Zircônio (ZrSiO4), Silicato de Lítio (Li2SiO3) e do (LiAlSi2O6), presença da qual é justificada pelo efeito de corrosão do cad

Ressalta-se a importância da presença de Zirconita em fase cristalina, poalta estabilidade em temperaturas elevadas, além de boa estabilidade qutende a favorecer o efeito de encapsulamento da matriz.



REFERÊNCIAS1. BANERJEE, R.; Bose, N. R. Em F ib r e Re in fo r ce d Gla ss/Gla ss- Ce r a m ic M a tr ix Co m p o sit

ed.; Woodhead Publishing Limited: Cambridge, 2006, part 1.

2. Mc MILLAN, P.W.The crystallization Of Glasses. Journal of Non-Crystalline Solids n.52 p.67-

3. STRNAD, Zdenk. Glass-Ceramic Materials: Liquid phase separation, nucleation and

Czechoslovakia, Ed. Elsevier, 1986.

4. FOLGUERAS, M.V. Obtenção de vitrocerâmicos sinterizados a partir da combinaçãosiderúrgicas e cinzas volantes. Tese de Doutorado - Programa de Pós Graduação e

Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2001.

5. NEVES, M.V. Obtenção de material vitrocerâmico a partir de cinza pesada de carvão miDoutorado - Programa de Pós Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Universida

Santa Catarina, Florianópolis, 2002.



REFERÊNCIAS

6. SCHMITT, T. J. Vidro de sistema LiO2-ZrO2-SiO2 como alternativa para síntese de pigmcontendo resíduo industrial rico em Fe2O3. 2012. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciênc

de Materiais). Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de Pós-graduaçãoEngenharia de Materiais, Joinville, 2012

7. BONDIOLI, F.; MANDREDINI, T.; SILIGARDI, C.; FERRARI, A. M. A new glass-ceramic red pof the European Ceramic Society, v. 24, n. 14, 2004, p. 3593-3601.

8. OLIVEIRA A. P. N., et al. Sintering and crystallization of a glass powder in the LiO2-ZrOJournal american ceramic society, n. 81 p777-780, 1998.

9. MONTEDO, O. R. K.; FLORIANO F.J.; FILHO, J. O.; Sintering kinetics of a 18.8Li2O 8.38.7Al2O3 glass. Journal Ceramics International. N.37 p.1865-1871, 2011.



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Beatriz Alves

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