Caracterização estrutural e mecânica de vitrocerâmicas de dissilicato de bário - Sabino, Simone do Rocio Ferraz (2022)
O vidro de dissilicato de bário (BaO.2SiO2) (BS2) é um dos poucos vidros estequiométricos que nucleiam homogeneamente por meio de tratamento térmico. É um sistema modelo pouco avaliado em estudos de propriedades microestruturais. Esta pesquisa sistemática aborda a variação da resistência mecânica e tenacidade a fratura em função das frações de volume cristalizado, tamanho do cristal e efeito das tensões residuais em vitrocerâmicas BS2. Essas características microestruturais foram modificadas independentemente; o diâmetro médio do cristal variou de 5 a 100 μm e a fração de volume cristalizado de 0 a 90% (porque os esferulitos não são 100% cristalinos). As tensões residuais internas médias nos esferulitos neste sistema são de tração e estimadas na faixa de 40-170 MPa. Amostras com tamanho médio de esferulito >30 μm mostraram cristais fraturados espontaneamente causados pelas tensões residuais. Essas microtrincas afetaram a resistência biaxial, mas não a tenacidade à fratura, (KIC). O KIC aumentou com o aumento do tamanho do esferulito e da fração de volume cristalizado. A análise de difração de raios X revelou que os esferulitos contêm vidro residual, e essa quantidade depende do tamanho dos esferulitos. Os mecanismos de tenacificação foram mais eficazes em vitrocerâmicas contendo esferulitos com maior grau de cristalização interna. A variação do KIC com a fração volumétrica cristalizada foi semelhante para vitrocerâmicas com diferentes tamanhos de cristal. A combinação das descobertas atuais sobre BaO.2SiO2 (cristais sob tensão residual de tração) com estudos anteriores de vitrocerâmicas Li2O.2SiO2 (tensão residual compressiva) indicam a cristalização de uma fase mais tenaz – não o tipo de tensão residual – é o parâmetro crucial que controla a tenacidade e a resistência à fratura. Esses resultados podem ser úteis para projetar novas vitrocerâmicas fortes e resistentes.