Nanoindentação em vitrocerâmicas de dissilicato de Lítio-Fractografia e propriedades mecânicas

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Nanoindentação em vitrocerâmicas de dissilicato de Lítio-Fractografia e propriedades mecânicas

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Title: Nanoindentação em vitrocerâmicas de dissilicato de Lítio-Fractografia e propriedades mecânicas
Author: Massardo, Sara Blunk
Abstract: Resumo: Vitrocerâmicas são obtidas a partir da cristalização controlada de vidros e apresentam características diferentes do vidro original. Neste trabalho são apresentados estudos de propriedades mecânicas e processos de fratura em materiais vítreos e vitrocerâmicos de dissilicato de lítio (Li2O-SiO2), obtidos pelo emprego de ensaios mecânicos de nanoindentação. As temperaturas utilizadas nos tratamentos térmicos foram de 454 °C e 610 °C para nucleação e crescimento de cristais respectivamente. As propriedades mecânicas das vitrocerâmicas apresentaram variação em relação à fração cristalina superficial. A dureza e o módulo elástico foram obtidos por nanoindentação utilizando um penetrador do tipo Berkovich. O vidro LS2 apresentou dureza e módulo elástico de 5,8 ± 0,5 GPa e 78 ± 2 GPa respectivamente. E a vitrocerâmica totalmente cristalina apresentou dureza de 8,0 ± 0,6 GPa e módulo elástico de 83 ± 6 GPa. A tenacidade a fratura e os processos de fratura foram analisados por nanoindentação utilizando duas pontas com geometrias diferentes: Canto de cubo e um penetrador com quatro faces, cujo ângulo formado entre o eixo da pirâmide com as faces é igual ao ângulo da ponta Canto de Cubo. O método das trincas radiais foi utilizado para o cálculo da tenacidade a fratura e dois modelos foram empregados: Lawn e Niihara. Foi verificado um aumento no valor da tenacidade à fratura em relação à fração cristalina utilizando a ponta Canto de Cubo e o modelo desenvolvido por Lawn. O vidro LS2 e a vitrocerâmica totalmente cristalina apresentaram tenacidade a fratura de 0,5 ± 0,1 MPa.m1/2 e 1,6 ± 0,4 MPa.m1/2 respectivamente. Foi possível calcular a tenacidade a fratura apenas do vidro LS2 e da vitrocerâmica parcialmente cristalina devido a distribuição de tensões durante o teste de nanoindentação pela ponta de quatro faces. Os valores da tenacidade à fratura para o vidro LS2 encontrados utilizando a ponta de quatro faces e os modelos de Lawn e Niihara foram de 0,78 ± 0,1 MPa.m1/2 e 0,80 ± 0,1 MPa. m1/2. E a vitrocerâmica parcialmente cristalina apresentou tenacidade à fratura de 0,76 ± 0,1 MPa.m1/2 para os dois modelos utilizados.
URI: http://hdl.handle.net/1884/26148
Date: 2011-09-26

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