Determinação de tenacidade à fratura em cerâmicas pelo Método de Indentação Vickers
| dc.contributor.advisor-co1 | Sciuti, Vinicius Sciuti | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0230261917656691 | |
| dc.contributor.advisor1 | Leite, Edson Roberto | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1025598529469393 | |
| dc.contributor.author | Bárbara, Iago Cordeiro Santa | |
| dc.contributor.authororcid | http://lattes.cnpq.br/1279658433920492 | |
| dc.date.accessioned | 2025-08-25T14:02:37Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-11 | |
| dc.description.abstract | This work aimed to evaluate the Vickers indentation fracture toughness measurement method for ceramic materials, assessing its advantages and disadvantages. Initial tests were conducted on several ceramic test specimens with different geometries to verify the primary potential of the method, which does not require a specific sample geometry. The materials used were alumina (Al₂O₃), spinel (MgAl₂O₄), zirconia (ZrO₂), and magnesia (MgO). It was possible to compare different methods of sample mounting for the surface polishing stage before indentation, as well as to compare the advantages and disadvantages of using optical microscopy versus scanning electron microscopy for visualizing the indentations. Additionally, compositions of alumina (Al₂O₃), yttria with zirconia (15 mol% Y₂O₃-stabilized ZrO₂), and pure yttria (Y₂O₃) were used for testing. The purpose was to evaluate a potential toughening effect of zirconia in yttria by comparing these values with those of alumina. The samples were sintered at 1650°C for 3 hours and underwent the same surface polishing process before indentation. The hardness values obtained varied between these compositions but are consistent with the literature, being 12.2 ± 0.4 GPa for yttria with zirconia and 9.2 ± 0.4 GPa for pure yttria. The fracture toughness measurements were similar for the two yttria-based materials but were lower than those found in other literature studies, with the obtained results being on the order of 1.17 ± 0.05 MPa·m¹/². It was not possible to perform measurements for the alumina sample because surface cracks did not form under the different applied loads. Finally, several equations used for calculating fracture toughness were compared. It was concluded that Niihara's equation for the median crack system provided values that most closely approximated those found in the literature. Nevertheless, one of the disadvantages of the method is the number of equations that must be tested, as there is no certainty about which one is ideal without consulting reference values from the literature. However, it was determined that this methodology is practical and low-cost, enabling numerous measurements to be made in a short time. Furthermore, comparing results between samples allows for the verification of the presence or absence of toughening mechanisms, which were not observed in the produced samples. | eng |
| dc.description.resumo | O presente trabalho teve como objetivo a avaliação do método de medição de tenacidade à fratura por indentação Vickers em materiais cerâmicos, verificando os seus pontos positivos e negativos. Para isso, foram feitos testes iniciais com alguns corpos de provas cerâmicos de diferentes geometrias, verificando o primeiro potencial do método, que não necessita de uma geometria específica da amostra. Os materiais utilizados foram alumina (Al2O3), espinélio (MgAl2O4), zircônia (ZrO2) e magnésia (MgO), e foi possível comparar diferentes formas de embutimento das amostras para a etapa de polimento da superfície a ser indentada, além de comparar as vantagens e desvantagens em se utilizar a microscopia óptica ou eletrônica de varredura para visualização das indentações. Também, a composição de alumina (Al2 O3), ítria com zircônia (Y2O3+15%-mol ZrO2) e ítria pura (Y2O3) foram utilizadas para os testes, com o intuito de se avaliar um possível efeito de tenacificação da zircônia em ítria, comparando esses valores com o da alumina. As amostras foram sinterizadas a 1650°C por 3h, passaram pelo mesmo processo de polimento de suas superfícies para posterior indentação. Os valores de dureza obtidos variaram entre essas composições, mas estão de acordo com a literatura, sendo de 12,2±0,4 GPa para ítria com zircônia e 9,2±0,4 GPa para a ítria pura. Já as medidas de tenacidade à fratura tiveram valores também iguais entre os dois materiais compostos de ítria, mas ficaram abaixo ao de outros trabalhos presentes na literatura, de modo que os resultados obtidos estão na ordem de 1,17±0,05 MPa*m1/2. Não foi possível realizar as medições para a amostra de alumina pois as trincas superficiais não estavam se formando em diferentes cargas testadas. Por fim, foram comparadas algumas equações utilizadas para o cálculo de tenacidade à fratura, chegando-se à conclusão de que a equação de Niihara para o sistema de trincas mediano foi a que mais aproximou os valores obtidos dos encontrados na literatura. Mesmo assim, uma das desvantagens do método está relacionado à quantidade de equações a serem testadas, não existindo uma certeza de qual seria a ideal sem que os valores da literatura fossem consultados. No entanto, foi possível perceber que essa metodologia é prática e com baixos custos, possibilitando a realização de muitas medidas em pouco tempo. Também, a comparação dos resultados entre amostras permite verificar a presença ou não de mecanismos de tenacificação, os quais não foram observados nas amostras produzidas. | por |
| dc.identifier.citation | BÁRBARA, Iago Cordeiro Santa. Determinação de tenacidade à fratura em cerâmicas pelo Método de Indentação Vickers. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22629. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22629 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.course | Engenharia de Materiais - EMa | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Tenacidade à fratura | por |
| dc.subject | Indentação Vickers | por |
| dc.subject | Cerâmica | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | |
| dc.title | Determinação de tenacidade à fratura em cerâmicas pelo Método de Indentação Vickers | por |
| dc.title.alternative | Determination of fracture toughness in ceramics by the Vickers Indentation Method | eng |
| dc.type | TCC |
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