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Concretos refratários contendo agregados eutéticos eletrofundidos: energia de fratura e a resistência ao dano por choque térmico / Eutectic fused aggregates containing castables: fracture energy and the thermal shock damage resistanceMiyaji, Dan Yushin 30 July 2012 (has links)
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Previous issue date: 2012-07-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of fused alumina-zirconia and mullite-zirconia eutectic aggregates can be an interesting choice to toughening high alumina castables, in order to produce good thermal shock damage resistant material. As a remarkable characteristic, the applying of such aggregates results in high fracture energy values, as a consequence of complex crack propagation process through the eutectic microstructure. However, the understanding of the relation between fracture energy and thermal shock damage requires special care, eventhough such relation is prospected by very know mathematical models. This is because the correct choice of sample dimentions showed to be very important to find relations between Hasselman s R -parameter and the experimental resistance to thermal shock The general results have indicated that the materials of the highest fracture energy values presented the highest thermal shock damage resistance. It was also verified that a high amount of aggregates in the castables did not produce reiforced microstructures, but more flexible materials, in a sense that the material s tolerance to crack opening had increased. This result is considered important because it shows that aggegates may play other roles besides the conventionaly known ones. / O uso de agregados eutéticos eletrofundidos de mulita-zircônia e alumina-zircônia pode ser uma interessante alternativa para a tenacificação de concretos refratários de elevado teor de alumina, com o objetivo maior de se produzir um material com elevada resistência ao dano por choque térmico. Como uma marcante característica, a incorporação desses agregados resulta em elevados valores de energia de fratura, sendo esta uma consequência do complexo processo de propagação de trincas através da microestrutura eutética. Porém, a relação entre energia de fratura e a resistência ao dano por choque térmico, embora contemplados por modelos matemáticos bem conhecidos, requer um olhar cuidadoso. Isto porque, na investigação realizada sobre a relação entre o parâmetro R de Hasselman com a resistência ao dano por choque térmico experimental, percebeu-se que a escolha correta das dimensões do corpo de prova era fundamental. Os resultados indicaram que, de modo geral, os materiais de elevada energia de fratura apresentaram maior resistência ao dano por choque térmico. Também, foi verificado que um maior teor de agregados nos concretos não proporcionou uma microestrutura mais reforçada e sim um material de maior flexibilidade, no sentido do material ter se tornado mais tolerante à abertura de trinca. Este resultado foi muito importante para se mostrar que agregados podem cumprir outros papéis, além daqueles conhecidos convencionalmente em termos de tenacificação.
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Determinação da energia de fratura em materiais cerâmicos em altas temperaturas. / Evaluation of the energy of fracture in ceramic materials at high temperatures.Santos, Sérgio Francisco dos 11 March 2005 (has links)
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Previous issue date: 2005-03-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, the main objective was to determine the energy of fracture in
ceramic materials, focused on refractories, at high temperatures and to inquire
the interference of the creep on this measurement. Therefore, castable
containing white fused and calcined aluminas, hydrated alumina as a binder,
with and without, a glass of SiO2-CaO-Al2O3-B2O3-MgO was designed. This
material can simulate the real situation of refractory castables that present
possible glassy phase formation due to the presence of cement, silica fume and
impurities of raw materials. In addition to this material two commercial
refractories were also characterized. Physical characterizations, refractoriness
under load, modulus of rupture, Young's modulus and coefficient of linear
thermal expansion were evaluated. The energy of fracture was measured
through stable crack propagation in three-point bending tests. The creep curves
were obtained in three-point bending and compression tests. The concept of
rate of energy of creep deformation was used to evaluate creep semiquantitatively
as well as to consider a description for the energy of fracture at
high temperatures. The results indicate that a maximum in the energy of
fracture measured through stable crack propagation under three-point bending
tests occurs as a function of temperature. For this case it will exist a range of
temperature at which the material will suffer a transition from brittle to ductile
behaviour due to the presence of glassy phase in the microstructure. In the
transition, bridges of glassy phase contribute for the increase of the average
energy for crack propagation. Consequently, these results have strong influence
on the thermal shock damage resistance parameters. / Neste trabalho, o objetivo principal foi determinar a energia de fratura em
materiais cerâmicos, em particular refratários, em temperaturas elevadas e
averiguar a interferência da fluência sobre esta medida. Para tanto, foram
projetados e preparados compósitos contendo aluminas eletrofundidas e
calcinadas, alumina hidratável como ligante e, com e sem, fibras moídas de um
vidro de SiO2-CaO-Al2O3-B2O3-MgO. Com este material, colocando teores
conhecidos de vidro, foi simulado um concreto refratário à base de alumina
contendo fase vítrea que na prática são formulações contendo cimento de
aluminato de cálcio, microssílica e impurezas típicas dessas matérias-primas.
Além destes compósitos foram avaliados dois refratários comerciais. Foram
realizadas caracterizações físicas e mecânicas, a saber, refratariedade-sobcarga,
módulo de ruptura, módulo de Young e coeficiente de dilatação térmica
linear. A energia de fratura foi obtida através de ensaios de flexão a três pontos
com propagação estável de trinca. As curvas de fluência foram obtidas sob
carregamento de compressão e de flexão a três pontos. Foi utilizado o conceito
de taxa de energia de deformação de fluência tanto para avaliar semiquantitativamente
a fluência quanto para propor uma descrição analítica para a
energia de fratura em temperaturas elevadas. Os resultados indicam que a
energia de fratura passa por um máximo na faixa de temperatura em que
ocorre uma transição de comportamento mecânico frágil-dúctil de materiais
cerâmicos que contêm fase vítrea na microestrutura. Nesta transição pontes de
fase vítrea contribuem para o aumento da energia média dissipada para a
propagação de uma trinca e a geração de duas superfícies de fratura. Por
conseqüência, estes resultados influenciam fortemente os parâmetros de
resistência ao dano por choque térmico.
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