64ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica

EXPANSÃO TÉRMICA EM COMPACTOS CERÂMICOS A BASE DE ARGILA

Danielle Garcia Ribeiro 1 Aluísio Alves Cabral Júnior 2

1. Depto Acadêmico de Química - IFMA 2. Prof. Dr./ Orientador - Depto de Física - IFMA

INTRODUÇÃO:

A dilatação que a maioria dos materiais experimenta pela ação do calor é uma consequência do aumento de sua energia interna, a qual determina uma maior amplitude das vibrações térmicas moleculares e, portanto, um maior distanciamento entre seus constituintes estruturais (átomos, moléculas, etc.). Este incremento é uma propriedade característica do material, e é denominado de coeficiente de expansão térmica. Este pode se referir ao volume (três dimensões), à superfície (duas dimensões) ou comprimento (uma dimensão). Os sólidos policristalinos apresentam diferentes coeficientes de dilatação segundo as direções dos eixos cristalográficos. Por outro lado, os corpos isotrópicos apresentam valores de α constantes, qualquer que seja a direção cristalográfica em que as medidas sejam realizadas. A variação dimensional de um material em função da temperatura ocorre continuamente, desde que não ocorram mudanças estruturais. Se o corpo experimentar, durante o aquecimento, alguma transformação (transições polimórficas, cristalização ou devitrificação, transição vítrea, etc.), a curva dilatométrica registrará uma descontinuidade; cuja intensidade dependerá do grau de transformação sofrido pelo material. Neste trabalho pretende-se determinar os coeficientes de expansão térmica em dois compactos cerâmicos a base de argila. Os experimentos foram realizados em um dilatômetro, modelo DIL 402 da NETZSCH, o qual está instalado no Laboratório de Análises Térmicas do PPGEM/IFMA.

METODOLOGIA:

Inicialmente, deve-se salientar que o coeficiente de expansão térmica dos materiais cerâmicos pode ser influenciado pelas condições de conformação e elaboração da composição da massa, e é de extrema importância porque a temperatura escolhida não pode ser maior que a de fusão do material; pois, o fundido pode grudar no termopar e danificar o equipamento. Também é importante o conhecimento de transições polimórficas que ocorrem no material. Em seguida, dois compactos cerâmicos com granulometrias diferentes foram escolhidos para análise. Então, corpos de prova com superfícies paralelas e dimensões de 2,26 x 0,7cm foram cuidadosamente preparados através do desbaste e polimento. Após estas etapas, as medidas foram realizadas os materiais foram aquecidos até 900ºC a uma taxa de 5ºC/min e sob atmosfera estática de ar, e resfriados até a temperatura ambiente.

RESULTADOS:

Das curvas de aquecimento obtidas para os corpos cerâmicos, obteve-se que os coeficientes de dilatação térmica variam de 1,067x10-3 oC-1 a 3,84x10-4oC-1 para os materiais com menor e maior tamanho de partícula, respectivamente. No entanto, a curva de expansão do material observa-se em quase 600ºC, uma descontinuidade na curva dilatométrica do material com maior granulometria. Este material, acima de 600ºC, apresenta um coeficiente de expansão térmica aproximadamente igual a 4,7x10-4oC-1. Como, para ambos os materiais, as curvas de aquecimento e resfriamento obtidas são superpostas, pode-se atribuir esta descontinuidade às transições polimórficas sofridas pelo material com maior tamanho de partícula durante o aquecimento.

CONCLUSÃO:

Considerando que os dois compactos cerâmicos estudados foram obtidos a partir de uma argila, com mesma composição e obtidos nas mesmas condições de processamento, as curvas de dilatometria obtidas demonstraram que o coeficiente de expansão térmica depende do tamanho de partícula.

Palavras-chave: dilatometria, corpos cerâmicos, granulometria.