Estudo do comportamento tribológico de materiais vitrocerâmicos - Cruz, Crislaine da (2022)
Materiais vitrocerâmicos são compostos de cristais e uma matriz vítrea. Eles são produzidos pela cristalização controlada de vidros precursores, através de tratamentos térmicos. Em geral, são necessárias duas etapas de tratamento térmico, uma para nucleação e outra para o crescimento dos cristais nucleados. O controle da cristalização faz com que a manufatura desses materiais possa incluir diversas propriedades, possibilitando inúmeras aplicações. As primeiras vitrocerâmicas produzidas foram baseadas em cristais de dissilicato de lítio. Desde então, esse sistema é considerado um dos sistemas básicos para entender esse tipo de material. Logo, a caracterização tribológica desse sistema pode possibilitar a compreensão de vitrocerâmicas mais complexas. Além disso, vitrocerâmicas de dissilicato de lítio são amplamente utilizadas em aplicações odontológicas, devido a sua boa estética, translucidez semelhente à natural dos dentes, e alta tenacidade à fratura (KIC), que possibilita a produção de pontes de três dentes. Portanto, nessa tese de doutoramento é apresentado um estudo minucioso do comportamento tribológico de vitrocerâmicas de dissilicato de lítio (LS2) em ambiente seco. Para tanto, utilizou-se um tribômetro do tipo pino-sobre-disco e velocidade linear de deslizamento de 5 cm/s. Primeiramente, para vitrocerâmicas com 64 ± 5 % de fração volumétrica cristalizada, erificou-se a variação do comportamento tribológico em relação ao tamanho de cristal, utilizando duas contrafaces, alumina e carbeto de tungstênio, e 5 N de carga aplicada. Observou-se uma diminuição da resistência ao desgaste com o aumento do tamanho de cristal e comportamentos tribológicos completamente distintos para as diferentes contrafaces. Posteriormente, testes foram realizados utilizando apenas esfera de alumina como contraface. Foi testada a influência da fração volumétrica cristalizada, da distância precorrida e da carga aplicada no comportamento tribológico das vitrocerâmicas. Verificou-se um aumento abrupto do COF no inícios dos testes, para as amostras com fração menor que 70 %. Foi determinado que esse comportamento era característico do sistema tribológico estudado e estava relacionada a um desgaste abrasivo por fratura frágil. Com a variação da carga aplicada testou-se a aplicabilidade da Equação de Archard na descrição do desgaste dessas vitrocerâmicas. Os mecanismos de desgaste foram determinado pela variação da distância percorrida. Além do estudo com as vitrocerâmicas de LS2, vitrocerâmicas de metassilicato de lítio foram testadas tribologicamente e tiveram seus resultados comparados aos da vitrocerâmica comercial IPS e.max CAD (Ivoclar Vivadent). A amostra de metassilicato apresentou menor desgaste que a amostra comercial, indicando, com isso, grande potencial para utilização em próteses odontológicas. Ademais, um estudo tribológico foi realizado em compósitos de vidro soda-lima-sílica reciclado misturado a diferentes minerais (albita, alumina, petalita e quartzo). Esses compósitos podem ser uilizados em substituição ao mármore artifical. Por fim, resultados com o objetivo de obter a cristalização da fase clinoenstatita em vitrocerâmicas do sistema MgO − Al2O3 − SiO2, também, são apresentados.