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Dentre todas as composições elaboradas neste trabalho, a composição denominada L5 reúne as propriedades essenciais para a aplicação deste tipo de material, como: baixo CET (0,02 x 10-6 C-1) e pequena fração de poros (1,4%).

Como estamos interessados na vitrocerâmica L5 descreveremos detalhadamente seu comportamento de sinterização, bem como a evolução de sua microestrutura em função da temperatura considerando a taxa de

aquecimento de 10C/min. Devido a limitações experimentais não foi possível avaliar a taxa de aquecimento de 30C/min, utilizada na sinterização da vitrocerâmica L5.

É útil utilizar as técnicas de microscopia de aquecimento e DSC com a mesma taxa de aquecimento a fim de verificar o efeito da cristalização no processo de sinterização e principalmente identificar o intervalo de temperatura em que ambos ocorrem simultaneamente. A Figura 4.36 mostra a curva de redução de área em função da temperatura obtida por microscopia de aquecimento e a curva de DSC para a composição L5, onde as temperaturas características do vidro estão indicadas. A Figura 4.37 mostra o perfil da amostra durante o aquecimento e os pontos fixos determinados pelo software do equipamento. Nota-se que a 1225C, onde ocorre o início da fusão da fase cristalina, a amostra apresenta uma ligeira deformação, sendo o ponto de deformação determinado pelo software de 1269C. A partir de 1335C a amostra flui completamente.

600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Tm Tc₂ Tc₁ D SC  A/ A 0 (%) Temperatura (oC) Microscopia de aquecimento DSC Tg EXO

Figura 4.36 – Redução de área em função da temperatura para a composição L5, comparada à curva de DSC utilizando a mesma taxa de aquecimento - 10C/min.

25C 780C - Tinicial 880C - TMáx

1025C 1225C – Tm 1269C - Deformação

1276C – Esfera 1299C – Hemisfério 1335C – Fluxo Figura 4.37 – Perfil da amostra L5 durante o aquecimento e pontos fixos determinados pelo software acoplado ao microscópio de aquecimento.

A Figura 4.36, mostrada acima, representa o processo de sinterização com cristalização concorrente da amostra L5 aquecida a uma taxa de 10C/min. O início do processo de sinterização ocorre a 780C. A partir deste ponto a densificação da amostra ocorre de forma muito rápida até a temperatura de 860C. Pela curva de DSC nota-se que no intervalo de temperatura de 860C a 900C, a cristalização e a sinterização são processos concorrentes. Para temperaturas superiores a 860C a sinterização é notoriamente reduzida até que a 900C o processo é completamente estagnado. A redução da cinética de densificação pode ser justificada pelo início da formação de cristais no sistema, representado pelo primeiro pico exotérmico da curva de DSC que se inicia a 860C e atinge seu máximo a 900C (Tc1).

Para temperaturas superiores a 1000C observa-se uma redução de área de aproximadamente 3% que pode estar relacionada com o aumento da

fração cristalina da fase virgilita cujo CET é negativo e seria responsável pela redução de volume da amostra em altas temperaturas, uma vez que os cristais dispersos em um líquido viscoso estariam livres para contraírem. Por outro lado esta variação de área é muito pequena e pode estar associada a erros de medida visto que esta não é uma técnica de alta precisão.

A Figura 4.38 mostra a evolução da microestrutura da amostra durante o processo de sinterização a uma taxa de aquecimento de 10C/min. A 800C nota-se a formação de pescoço nas partículas abaixo de 2m, enquanto que as partículas mais grosseiras ainda não iniciaram o processo de sinterização. Isto está de acordo com o modelo de Clusters que prevê que partículas mais finas sinterizam mais rapidamente.

A 850C as partículas mais finas encontram-se num estágio avançado de sinterização. Nota-se a formação de pescoço nas partículas acima de 5m, e conseqüentemente a formação de poros interconectados ao redor destas partículas. Nesta temperatura, também é observada a presença de pequenos cristais na superfície dos poros abertos e também onde houve a formação de pescoço, marcando a interface onde antes existiam duas partículas. A formação de cristais a partir desta temperatura justifica a redução da densificação por fluxo viscoso, até sua completa estagnação a 900C onde existe uma elevada fração cristalizada na superfície das partículas.

A 950C observa-se uma alta fração cristalizada, os cristais apresentam- se maiores tendendo a crescer na direção do interior das partículas vítreas. Os poros residuais apresentam formato irregular e situam-se em regiões altamente cristalizadas da amostra. Estes poros possuem a superfície totalmente cristalizada e não deverão ser eliminados com o processo de sinterização.

A 1000C nota-se que o interior das partículas acima de 5 m continua vítreo, havendo assim, a presença de uma considerável fração de fase vítrea residual nesta temperatura.

A 1050C nota-se que a amostra encontra-se quase totalmente cristalizada, podendo ser observadas poucas regiões ainda vítreas e a presença de poros esféricos. Nota-se que ocorre um aumento da fração de poros bem como da distribuição de tamanho de poros, variando entre 15 m e

0,5 m. A esferoidização dos poros pode ser justificada pela redução da viscosidade da fase vítrea residual e pela saída de gases dissolvidos no vidro com a evolução da cristalização. Nesta temperatura também nota-se a mudança na morfologia dos cristais, passando de cristais esféricos para facetados e a presença da fase -espodumênio, como mostrado na Figura 4.39. Os cristais facetados apresentam-se muito maiores do que os esféricos. Esta mudança de morfologia pode estar associada à transformação da fase virgilita em -espodumênio. A saída de gases dissolvidos no vidro e o aparecimento da fase -espodumênio tornam proibitiva a sinterização em temperaturas superiores a 1000C.

a) 800C

d) 900C e) 900C

f) 950C g) 1000C

h) 1050C

Figura 4.38 – Evolução da microestrutura em função da temperatura para a composição L5. a) 800C; b) 850C; c) 850C – após ataque químico; d) 900C; e) 900C – após ataque químico; f) 950C – após ataque químico; g) 1000C; h) 1050C – após ataque químico.

Figura 4.39 – Difratograma de raio-X da vitrocerâmica L5 sinterizada a 10C/min até as temperaturas de 1000C e 1050C.

4.4 Determinação dos parâmetros necessários para simulação do