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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/745 |
| Date | 11 March 2005 |
| Creators | Santos, Sérgio Francisco dos |
| Contributors | Rodrigues, José de Anchieta |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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