Vitrocerâmicas de silicato de lítio com gradientes microestruturais - simulações e experimentos

dc.contributor.advisor-co1Silva, Lais Dantas
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7650067199061661por
dc.contributor.advisor1Zanotto, Edgar Dutra
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1055167132036400por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4931-4505por
dc.contributor.authorSouza, Thalia Delmondes de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3337909176324793por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-2569-8906por
dc.date.accessioned2024-07-11T14:27:38Z
dc.date.available2024-07-11T14:27:38Z
dc.date.issued2022-08-08
dc.description.abstractThe microstructure of glass-ceramics (GCs) depends on their chemical composition and thermal history, from the cooling of the precursor glass to the heat treatments. In glass production, the cooling rate on the surface is much higher than in the center, allowing the appearance of crystal nuclei in the central parts that cause microstructural heterogeneities in the GC. Furthermore, during the heat treatments, temperature gradients appear in relatively thick or large samples and, consequently, microstructures with different numbers and sizes of crystals will be obtained along the part, causing deterioration of its mechanical properties. In this work, vitreous samples based on the Li2O-SiO2 system were prepared to evaluate the effects of different sample sizes on the appearance of thermal gradients along the two stages of obtaining GCs (cooling and thermal treatments). The heat exchange in these steps and the thermal gradients generated were numerically simulated and the impact of these gradients on the microstructure and mechanical properties of the GCs was analyzed. For that, the glass-forming liquid was poured into copper and 304 stainless steel molds and, from a thermal treatment of crystal growth and optical microscopy analysis, the existence of microstructural gradients caused by nuclei formed in the cooling was evaluated. After nucleation and growth heat tratament, samples from each mold were analyzed by Scanning Electron Microscopy, Biaxial Bending and X-Ray Diffraction. The results indicated that an increase in the size of the mold and the glass produced leads to the appearance of crystalline nuclei inside the part during cooling. However, after the heat treatments of nucleation and crystal growth, the existence of pre-nucleation does not cause significant heterogeneities in the GC. On the other hand, heat treatments in samples with 14 x 45 mm (diameter x height), promote significant thermal gradients and the existence of microstructural gradients, reducing their mechanical properties.eng
dc.description.resumoA microestrutura das vitrocerâmicas (VCs) depende de sua composição química e história térmica, desde o resfriamento do vidro precursor até os tratamentos térmicos. Na produção de vidros, a taxa de resfriamento na superfície é bem maior que no centro, possibilitando o surgimento de núcleos cristalinos nas partes centrais que causam heterogeneidades microestruturais na VC. Ademais, durante os tratamentos térmicos, gradientes de temperatura surgem em amostras relativamente espessas ou grandes e, consequentemente, obter-se-á microestruturas com número e tamanhos de cristais diferentes ao longo da peça, acarretando deterioração das propriedades mecânicas. Neste trabalho, foram preparadas amostras vítreas baseadas no sistema Li2O-SiO2 para avaliar os efeitos de diferentes tamanhos de amostras no surgimento de gradientes térmicos nas duas etapas de obtenção das VCs (resfriamento e tratamentos térmicos). A troca de calor nessas etapas e os gradientes térmicos gerados foram simulados numericamente e analisado o impacto desses gradientes na microestrutura e nas propriedades mecânicas das VCs. Para tanto, o líquido formador de vidro foi vertido em moldes de cobre e aço inox 304 e, a partir de um tratamento térmico de crescimento de cristais e análise por Microscopia Óptica, foi avaliada a existência de gradientes microestruturais causados por núcleos formados no resfriamento. Após tratamento térmico de nucleação e crescimento, amostras de cada molde foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura, Flexão Biaxial e Difração de Raios-X. Os resultados indicaram que um aumento no tamanho do molde e do vidro produzido leva ao surgimento de núcleos cristalinos no interior da peça durante o resfriamento. No entanto, após os tratamentos térmicos de nucleação e crescimento de cristais, a existência dessa pré-nucleação não ocasiona heterogeneidades significativas na VC. Por outro lado, tratamentos térmicos em amostras com 14 x 45 mm (diâmetro x altura), promovem gradientes térmicos significativos e a existência de gradientes microestruturais, reduzindo suas propriedades mecânicas.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 88887.512570/2020-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 88887.600980/2021-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.identifier.citationSOUZA, Thalia Delmondes de. Vitrocerâmicas de silicato de lítio com gradientes microestruturais - simulações e experimentos. 2022. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19896.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19896
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectVitrocerâmicapor
dc.subjectDissilicato de lítiopor
dc.subjectGradiente térmicopor
dc.subjectMicroestruturapor
dc.subjectPropriedades mecânicaspor
dc.subjectGlass ceramiceng
dc.subjectLithium disilicateeng
dc.subjectThermal gradienteng
dc.subjectMicrostructureeng
dc.subjectMechanical propertieseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.titleVitrocerâmicas de silicato de lítio com gradientes microestruturais - simulações e experimentospor
dc.title.alternativeLithium silicate glass ceramics with microstructural gradients - simulations and experimentseng
dc.typeDissertaçãopor

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Thalia Delmondes de Souza - Dissertação.pdf
Tamanho:
8.78 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Thalia Delmondes de Souza - Dissertação