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dc.contributor.authorBorges, Otávio Henrique
dc.date.accessioned2020-08-10T19:25:35Z
dc.date.available2020-08-10T19:25:35Z
dc.date.issued2020-07-28
dc.identifier.citationBORGES, Otávio Henrique. Formação de hexaluminato de cálcio in situ em refratários macroporosos: caminhos para o desenvolvimento de isolantes térmicos mais eficientes e ecológicos. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13140.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13140
dc.description.abstractMacroporous thermal insulators have recently emerged industrial interest due to their low thermal conductivity and toxicity compared to fiber-based insulators. Nonetheless, some challenges need to be overcome to enable a widespread application of this material. To face some of those, the effects of adding distinct Ca2+ sources and concentrations in alumina-based macroporous ceramics, were evaluated. Initially, the decrease of onset strengthening temperature (TS) induced by CaCO3 was investigated, and a likely mechanism to explain it was proposed. This mechanism allowed to infer that other Ca2+ sources, as Ca(OH)2 and CaO, would act similarly. This hypothesis was later confirmed. Additionally, reduction of shrinkage after firing were detected due to hibonite (CA6) formation induced by the presence of these Ca2+ sources. Ca(OH)2 and CaO could not be used in high concentrations without reducing the material porosity due to their effect on the ceramic suspension. However, this phenomenon was no observed for CaCO3, which could be used to produce an insulator with high porosity, linear expansion of 1% after firing at 1600ºC for 5h and thermal conductivity of 0.63Wm-1K-1 at 1200ºC. Finally, SiO2, TiO2 or ZnO in amounts varying from 0.6mol% to 2.8mol%, were evaluated as mineralizing agents. This analysis showed that the two latter allowed complete CA6 formation at, respectively, 1300ºC and 1400ºC rather than 1600ºC. Additionally, ZnO induced the development of CA6 with a higher aspect ratio without reducing the material's refractoriness. Thus, at the end of this work, it was possible to produce an in-situ macroporous thermal insulator comprised by acicular CA6 at 1300ºC, presenting high porosity (83%), zero shrinkage after firing at 1600ºC for 5h, TS of 680ºC and thermal conductivity of 0.55Wm-1K-1 at 1200ºC. Thereby, it is expected that the use of such material could help energy-intensive industries to improve their efficiency, reducing environmental impacts and production costs.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectCerâmicas porosaspor
dc.subjectHibonitapor
dc.subjectFontes de Ca2+por
dc.subjectMineralizadorespor
dc.subjectPorous ceramicseng
dc.subjectHiboniteeng
dc.subjectCa2+ sourceseng
dc.subjectMineralizing agentseng
dc.titleFormação de hexaluminato de cálcio in situ em refratários macroporosos: caminhos para o desenvolvimento de isolantes térmicos mais eficientes e ecológicospor
dc.title.alternativeIn situ formation of calcium hexaluminate in macroporous ceramics: routes for the development of more efficient and ecological thermal insulatorseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Pandolfelli, Victor Carlos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7369376873984839por
dc.description.resumoIsolantes refratários macroporosos têm despertado crescente interesse industrial devido à sua baixa condutividade térmica e baixa toxicidade quando comparados aos isolantes fibrosos. Entretanto, alguns desafios ainda precisam ser superados para possibilitar sua ampla aplicação. Visando contribuir para o desenvolvimento destes materiais, os impactos da adição de diferentes fontes e concentrações de Ca2+ em cerâmicas macroporosas à base de alumina foram avaliados. Inicialmente, investigou-se o efeito da redução da temperatura de reforço mecânico (TS) gerado pelo CaCO3 e um possível mecanismo capaz de explica-lo foi proposto. Tal mecanismo possibilitou inferir que outras fontes de Ca2+, como Ca(OH)2 e CaO, agiriam analogamente, hipótese posteriormente comprovada. Adicionalmente, verificou-se que a formação de hibonita (CA6), promovida por estas fontes de Ca2+, levou à redução na retração de queima do material. Observou-se que Ca(OH)2 e CaO não puderam ser usados em concentrações elevadas devido à diminuição de porosidade que induziram por afetar a viscosidade da suspensão pré-cura. No entanto, não se observou tal efeito para CaCO3, que foi utilizado para fabricar um isolante com alta porosidade, expansão linear de 1% após queima a 1600ºC por 5h e condutividade térmica de 0,63Wm-1K-1 a 1200ºC. Por fim, avaliou-se SiO2, TiO2 e ZnO como agentes mineralizadores de CA6 nas concentrações de 0,6%mol a 2,8%mol. Os dois últimos anteciparam a formação de CA6 em 300ºC e 200ºC, respectivamente. Adicionalmente, ZnO induziu a formação de CA6 com maior razão de aspecto, sem impactar significativamente na refratariedade. Assim, ao final deste trabalho, foi possível fabricar um refratário constituído de CA6 acicular produzido in-situ a 1400ºC, apresentando alta porosidade (83%), retração zero após queima a 1600ºC por 5h, TS de 680ºC e condutividade térmica de 0,55Wm-1K-1 a 1200ºC. Desse modo, espera-se que o uso de tal material auxilie indústrias energointensivas a ampliarem sua eficiência energética, reduzindo impactos ambientais e custos de produção.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 2018/07745-5por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3641422282209414por


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