Avaliação do molhamento da matriz de um concreto refratário (Al2O3-SiC-SiO2-C) por escórias sintéticas contendo distintos teores de MgO

O comportamento de espalhamento de quatro escórias sintéticas foi investigado pelo método da gota séssil, quando em contato com a matriz de um concreto refratário contendo alto teor de carbono e carbeto de boro como agente antioxidante. A evolução do molhamento do sólido foi monitorada a 1450, 1550 e 1650 ºC por 1800 s. Além disso, simulações termodinâmicas foram efetuadas, usando o programa FactSage®, visando promover um maior entendimento das reações químicas que podem ocorrer na interface dos materiais avaliados. Foi observado que a composição química do líquido afetou diretamente o espalhamento deste e quanto maior o teor de MgO na composição da escória, maiores foram os valores do ângulo de contato entre líquido e sólido. No entanto, em altas temperaturas e tempos prolongados, foram verificadas a formação de bolhas na superfície do líquido e a infiltração das escórias nos poros do refratário. Estes fatores afetaram negativamente e tornaram menos conclusivos os dados coletados nos ensaios propostos, apontando que ainda são necessários aperfeiçoamentos da técnica de molhabilidade para a avaliação de materiais complexos, tais como os concretos refratários.

Evaluation of the micro-hardness and fracture toughness of amorphous and partially crystallized 3CaO center dot P2O5-SiO2-MgO bioglasses

In this work, the effect of the indentation load on the results of hardness and fracture toughness, determined by Vickers micro-hardness measurements, of some glasses and glass-ceramics has been investigated. Furthermore, in order to verify the effect of crystallinity on the results, glasses of composition 52.75 wt.% 3CaO center dot P2O5, 30 wt.% SiO2 and 17.25 wt.% MgO were fused at 1600 degrees C for 4 h and annealed at 700 degrees C for 2h, and further heat-treated at 700, 775, 800 and 900 degrees C for 4h. The obtained materials were analyzed by high resolution X-ray diffraction, HRXRD, to determine the crystallization degree in function of the heat-treatment temperature. The hardness of the different specimens was determined by Vickers' micro-hardness measurements under various loads. It has been observed that with increasing crystallization of the materials their hardness increased. Furthermore, it has been possible to verify the so-called indentation size effect (ISE), i.e. hardness decreases as the indentation depth, under higher loads, increases. This effect has been more pronounced in the glass-ceramic samples. Fracture toughness has been determined by the crack length induced by the Vickers indentations and relating them to the applied loads. Glass materials presented a fracture pattern with characteristics of cleavage, forming cracks of the half-penny shaped type, while the glass-ceramic materials exhibited crack bridging effects and Palmqvist type cracks. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.