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Previous issue date: 2018-10-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Medidas de tensão residual por microscopia de fluorescência é uma técnica bem estabelecida, que utiliza os picos de fluorescência R1 e/ou R2 dos íons Cr+3 em Al2O3. Esses picos são sensíveis à distorção da rede e sua frequência muda se o cristal estiver sob tensão. Amostras sinterizadas de vidro borossilicato e de soda-cal com a adição de 10 vol.% Al2O3 foram produzidas por mistura dos pós de vidro e alumina, prensagem uniaxial e sinterização em alta temperatura. A morfologia e microestrutura da superfície foram caracterizadas por microscopias ótica e eletrônica de varredura. A porosidade obtida foi inferior a 2%. Foram realizados indentações com carga de 10 N Vickers e as tensões ao redor das indentações foram medidas por microscopia de fluorescência. As medidas de tensões residuais devido à diferença de expansão térmica entre a matriz de vidro e as partículas de Al2O3 foram de 163 MPa e -35 MPa para amostras sinterizadas de borossilicato e soda-cal, respectivamente, em concordância com o modelo de Hseuh & Becher. A função de convolução do feixe de luz incidente (PRF) foi ajustada aos dados de fluorescência levando em conta a interação do feixe de laser dentro da amostra e os efeitos de absorção, refração e espalhamento do feixe de luz incidente por partículas de alumina e por poros e também por gradientes de tensões ao redor de indentações. O deslocamento experimental de fluorescência em função da distância da borda da indentação foi comparado com o modelo de Yoffe e com a função PRF. Verificou-se que a intensidade experimental do campo de indentação é 10 vezes menor que o previsto pelo modelo de Yoffe mesmo levando em consideração a densificação do vidro embaixo do penetrador. As tensões residuais de indentações também foram medidas para o vidro soda-cal usando o modelo modificado de Zeng e Rowcliffe. Os perfis de tensão foram medidos em torno de indentações Vickers realizadas com cargas de 50 N e 100 N em temperaturas entre -196 °C e 400 °C. A intensidade do campo aumentou com a temperatura e isso pode ser explicado pela variação da razão / com a temperatura. Este trabalho contribui para a compreensão dos mecanismos responsáveis pelas tensões residuais causadas por indentação em vidros. / Residual stress measurements by fluorescence microscopy is a well-established technique which uses the R1 and/or R2 fluorescence peaks of Cr+3 ions in Al2O3. These peaks are sensitive to the distortion of the lattice and their position changes if the crystal is stressed. Borosilicate (BS) and soda-lime (SL) sintered samples with 10 vol. % Al2O3 were produced mixing the glass and alumina powders, uniaxial compressed and sintered at high temperature. Surface morphology and microstructure were characterized by optical and scanning electron microscopies. The porosity obtained was less than 2%. 10 N Vickers indentations were performed and the stresses around the indentations were measured by fluorescence microscopy. Measurements of residual stresses due to thermal expansion mismatch between the glass matrix and the Al2O3 were 163 MPa and -35 MPa for BS and SL composites samples, respectively, in agreement with Hseuh & Becher’s model. The probe response function was fitted to the fluorescence data taking into account the iteraction of the laser beam within the sample and effects of light absorption, refraction and scattering by alumina particles and pores and stresses gradients. The experimental fluorescence shift as a function of the distance from the indentations was compared with Yoffe’s model and the PRF function. It was found that the experimental blister field strength is a factor of 10 smaller than that predicted by Yoffe´s model, taking into account the densification of the glass underneath the indenter. Indentation residual stresses were also measured for SL glass using the Zeng and Rowcliffe’s model. Stress profiles were measured around 50 N and 100 N Vickers indentations performed between -196 °C to 400 °C. The blister field strength increased with temperature and it could be explained by the variation of the / ratio with temperature. This work contributes for the understanding of the mechanisms responsible for the indentation residual stresses in glasses.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/2710 |
| Date | 30 October 2018 |
| Creators | Assmann, André |
| Contributors | Serbena, Francisco Carlos, Foerster, Carlos Eugênio, Chinelatto, Adilson Luiz, Szezech Junior, José Danilo, Soares, Viviane Oliveira, Rosa, Daniele Toniolo Dias Ferreira |
| Publisher | Universidade Estadual de Ponta Grossa, Programa de Pós-Graduação em Ciências, UEPG, Brasil, Departamento de Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Fundação Araucária; CAPES |
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