Ensayos de cerámica, abrasivos y refractarios

La fragilidad de los materiales cerámicos y la presencia de agregados no es obstáculo para la determinación de los módulos elásticos mediante los Sistemas Sonelastic®. Este no aplica cargas estáticas para realizar la caracterización de los módulos elásticos, sólo un impacto de baja amplitud de excitación y vibración.

Muestras de refractarios y de cerámicas técnicas.
Muestras de refractarios y de cerámicas técnicas listas para ser probadas mediante un Sistema Sonelastic®.

Sonelastic® se basa en la Técnica de Excitación por Impulso para las caracterización precisa y no destructiva de los módulos elásticos (E, G y el coeficiente de Poisson) y el amortiguamiento de materiales en concordancia con los estándares ASTM E1876, C1259 y C1548. La caracterización de ambos, módulos elásticos y amortiguamiento, revela información acerca de la presencia y evolución de grietas, micro grietas, y defectos en el máterial, así como de transformaciones de fase.

Muestra de cerámica en el soporte SA-AP
Muestra de cerámica en el soporte para muestras pequeñas SB-AP con accesorios.

Aplicaciones

Los Sistemas Sonelastic® poseen un amplio rango de aplicaciones para los materiales cerámicos y refractarios:
- Diseño y monitoreo del ciclo de cocción.
- Control de calidad posterior a la cocción.
- Detección de grietas, micro grietas y delaminación.
- Estudio de la oxidación, corrosión y proceso de cocción.
- Evaluación de daños por choque térmico.
- Refinamiento de modelado por elementos finitos.

Los Sistemas Sonelastic® son adecuados para testar:

  • Cerámicas técnicas.
  • Cerámicas electrónicas.
  • Cerámicas tradicionales (tejas, ladrillos, etc).
  • Refractarios pre-formados:
    • Alúmina alta (alúmina electrofundida y tabular).
    • Alúmina (cromo-alúmina, carbón-alúmina, spinel-alúmina, etc.).
    • Antiácidos y Aislantes.
    • Magnesios (magnesio-carbón, cromo-alúmina y magnesia-spinel).
    • Mullita y mullita-zirconia.
    • Chemically bound.
    • Silico-aluminous.
  • - Recipientes refractarios:
    • Morteros secos / húmedos.
    • Autoflujo / vibración.
    • Cero / cemento bajo.
    • Grip cerámica / fosfato.
    • Proyección / punzón / proyección.
    • Aisladores.

La resistencia a daño por choque térmico es una característica importante de los refractarios debido a que determina su comportamiento y vida útil en varias aplicaciones. El uso de técnicas no destructivas y más sensibles para la evaluación de daños es altamente deseable para facilitar el desarrollo y el control de calidad de esos materiales. También ayuda en la comprensión de los cambios micro estructurales que ocurren en los materiales dañados.

Ejemplos de aplicación de los Sistemas Sonelastic®

GEMM/DEMa /UFSCar

Evaluación de daños por choque térmico en materiales refractarios y optimización de ciclos de curado y cocción.

PennState Materials Research Institute
PennState Materials Research Institute (USA)

Aplicación: Caracterización de cerámicas sinterizadas en frío, cerámicas técnicas y materiales avanzados.

ArcelorMittal
Global R&D Asturias Centre (Spain)

Aplicación: Caracterización de materiales refractarios para el refinamiento del análisis de elementos finitos (FEA) de equipos siderúrgicos.

UNSW - School of Materials Science and Engineering
UNSW - School of Materials Science and Engineering (Australia)

Aplicación: Desarrollo de materiales cerámicos.

RHI MAGNESITA – Research Center
RHI MAGNESITA – Research Center (Brazil)

Aplicación: Desarrollo, control de calidad y asistencia técnica de materiales refractarios.

SAINT-GOBAIN

Control de calidad de materiales refractários.

DEM/EESC /USP

Desarrollo de cerámicas de alúmina porosa.

CECS/UFABC

Caracterización de materiales cerámicos y refinamiento de Análisis de Elementos Finitos (FEA).

IPqM – Instituto de Pesquisas da Marinha Brasileira

Caracterización electrónica de cerámicas (PZT).

INTEMA/CNICET/UNMDP (Argentina)

Evaluación de daño por choque térmico en materiales refractarios.

CerTec/UNACET/UNESC

Desarrollo y caracterización de cerámicas técnicas, tejas cerámicas y cerámicas rojas.

DEMAT/UFRGS

Desarrollo y caracterización de cerámicas técnicas y materiales refractarios.

UNAL (Universidad Nacional de Colombia)

Desarrollo y caracterización de materiales cerámicos.

Publicaciones empleando los Sistemas Sonelastic®

Y. S. Lagorio, S. E. Gass, E. R. Benavidez, A. G. T. Martínez.Thermomechanical evaluation of MgO–C commercial bricks. Ceramics International, 2021, ISSN 0272-8842, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.12.220.

S.E. Gass, W.A. Calvo, M.N. Moliné, P.G. Galliano, A.G. T. Martinez. Combined effects of the graphite content and addition of aluminum in the characteristics of resin-bonded MgO-C bricks. Materials Today Communications, Volume 30, 2022, 103057, ISSN 2352-4928, https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2021.103057.

A. Cristante, F.Vernilli. Comparação de Danos por Choque Térmico e Corrosão por Escória em Refratários Calcináveis. Interceram 3/2021, ISSN: 0020-5214, https://doi.org/10.1007/s42411-021-0462-z.

A. Cristante, L. A. Nascimento, E. S. Neves, F. Vernilli. Study of the castable selection for blast furnace blowpipe. Ceramics International, 2021, ISSN 0272-8842, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.281.

A. Gallardo-López, C. Muñoz-Ferreiro, C. López-Pernía C, Jiménez-Piqué E, F Gutiérrez-Mora, A Morales-Rodríguez, R. Poyato R. Critical Influence of the Processing Route on the Mechanical Properties of Zirconia Composites with Graphene Nanoplatelets. Materials (Basel), 2020 Dec 29,14(1):108, doi: 10.3390/ma14010108.

B. G. Simba, M. V. Ribeiro, M. F. R.P.Alves, J. E. V. Amarante, K. Strecker, C. Santos. Effect of the temperature on the mechanical properties and translucency of lithium silicate dental glass-ceramic. Ceramics International, Volume 47, Issue 7, Part A, 2021, Pages 9933-9940, ISSN 0272-8842, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.12.137.

R. Salomão, C. C. Arruda, V.C. Pandolfelli, L. Fernandes. Designing high-temperature thermal insulators based on densification-resistant in situ porous spinel. Journal of the European Ceramic Society, Volume 41, Issue 4, 2021, Pages 2923-2937, ISSN 0955-2219, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.12.014

R. Salomão, I. M. M. D, L. Fernandes. Porogenesis in the Alumina-Brucite-Magnesia-Spinel System. Interceram. - Int. Ceram. Rev. 69, 46–53 (2020), https://doi.org/10.1007/s42411-020-0096-6

C. Muñoz-Ferreiro, A. Morales-Rodríguez, A. Gallardo-López, R. Poyato. A first insight into the microstructure and crack propagation in novel boron nitride nanosheet/3YTZP composites. Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, Volume 60, Issue 2, 2021, Pages 128-136, ISSN 0366-3175, https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2020.02.003.

D. C. N. Fabris, M. B. Polla, J. Acordi, A. L. Luza, A. M. Bernardin, A. Noni, O. R. K. Montedo. Effect of MgO·Al2O3·SiO2 glass-ceramic as sintering aid on properties of alumina armors. Materials Science and Engineering: A, Volume 781, 2020, 139237 ISSN 0921-5093, https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139237.

A. Gallardo-López, J. Castillo-Seoane, C. Muñoz-Ferreiro, C. López-Pernía, A. Morales-Rodríguez, R. Poyato. Flexure Strength and Fracture Propagation in Zirconia Ceramic Composites with Exfoliated Graphene Nanoplatelets. Ceramics 2020, 3, 78-91. https://doi.org/10.3390/ceramics3010009

M. H. Moreira, T. M. Cunha, M. G. G. Campos, M. F. Santos, T. Santos Jr, D. André, V. C. Pandolfelli. Discrete element modeling—A promising method for refractory microstructure design. American Ceramic Society Bulletin 99:22-28

M. Hahn. Flexoelectricity in the Barium Strontium Titanate (BST) System for Hydrophones. Materials Science and Engineering, Master Thesis. PennState.

Silva, P. C., Moreira, L. P., Alves, M. F. R. P., Campos, L. Q. B., Simba, B. G., & Santos, C. Experimental analysis and finite element modeling of the piston-on-three balls testing of Y-TZP ceramic. Cerâmica, 66(377), 30-42. Epub December 13, 2019. https://dx.doi.org/10.1590/0366-69132020663772784.

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Santos, J.L., Marçal, R.L.S.B, Jesus, P.R.R., Gomes, A.V., Lima, E.P., Rocha, D.N., Santos, M.A.P., Nascimento, L.F.C., Monteiro, S.N., Louro, L.H.L. Mechanical properties and ballistic behavior of LiF-added Al2O3–4wt%Nb2O5 ceramics. Journal of Materials Research and Technology, Volume 7, Issue 4, 2018, Pages 592-597, ISSN 2238-7854. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.09.005.

Salomão, R. Porogenic Behavior of Water in High-Alumina Castable Structures. Advances in Materials Science and Engineering, v. 2018, p. 1-10, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/2876851.

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P. Faust Gouveia, L.M. Schabbach, J.C.M. Souza, B. Henriques, J.A. Labrincha, F.S. Silva, M.C. Fredel, J. Mesquita-Guimarães. New perspectives for recycling dental zirconia waste resulting from CAD/CAM manufacturing process. Journal of Cleaner Production, Volume 152, 20 May 2017, Pages 454-463. ISSN 0959-6526, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.03.117

Minatto, F. D., Alexandre, E. da S., Noni Jr., A. De, & Montedo, O. R. K.. (2017). Estudo de composições cerâmicas à base de alumina e vitrocerâmico do sistema LZSA para obtenção de estruturas multicamadas por tape casting. Cerâmica, 63(366), 178-186. https://dx.doi.org/10.1590/0366-69132017633662098

Rafael Salomão, Leandro Fernandes. Porous co-continuous mullite structures obtained from sintered aluminum hydroxide and synthetic amorphous silica. Journal of the European Ceramic Society, Volume 37, Issue 8, July 2017, Pages 2849-2856. ISSN 0955-2219. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.03.017

Vanesa Muñoz, Analía G. Tomba Martinez. Factors controlling the mechanical behavior of alumina–magnesia–carbon refractories in air. Ceramics International, Volume 42, Issue 9, 2016, Pages 11150-11160. ISSN 0272-8842. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.04.021

J. Jiusti, E.H. Kammer, L. Neckel, N.J. Lóh, W. Trindade, A.O. Silva, O.R.K. Montedo, A. De Noni Jr., Ballistic performance of Al2O3 mosaic armors with gap-filling materials. Ceramics International, Volume 43, Issue 2, 1 February 2017, Pages 2697-2704. ISSN 0272-8842. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.11.087

Salomão, Rafael; Souza, A. D. V.; Cardoso, P. H. L.. A comparison between Al(OH)3 and Mg(OH)2 as inorganic porogenic agents for alumina. Interceram, v. 64, p. 193-199, 2015.

A.D.V. Souza, L.L. Sousa, L. Fernandes, P.H.L. Cardoso, Rafael Salomão. AlO–Al(OH)-Based castable porous structures. Journal of the European Ceramic Society, Volume 35, Issue 6, 2015, Pages 1943-1954. ISSN 0955-2219. http://dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.01.003

Lucíola L. Sousa, Adriane D.V. Souza, Leandro Fernandes, Vera L. Arantes, Rafael Salomão. Development of densification-resistant castable porous structures from mullite. Ceramics International, Volume 41, Issue 8, 2015, Pages 9443-9454. ISSN 0272-8842. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.03.328

Rafaela L.P. Santos, Filipe S. Silva, Rubens M. Nascimento, Fabiana V. Motta, Júlio C.M. Souza, Bruno Henriques, On the mechanical properties and microstructure of zirconia-reinforced feldspar-based porcelain. Ceramics International, Volume 42, Issue 12, 2016, Pages 14214-14221. ISSN 0272-8842. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.05.195

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Pereira, A.H.A.; Nascimento, A. R. C.; Exposito, C. C. D.; Martins, L. T.; Tonnesen, T.; Rodrigues, J. A.. Elastic moduli, damping and modulus of rupture changes in a high alumina refractory castable due to different types of thermal shock. Boletín de la Soc. Española de Cerámica y Vidrio, v. 51, p. 151-156, 2012. eISSN 2173-0431. http://dx.doi.org/10.3989/cyv.222012

Cabrelon, M. D., Pereira, A. H. A., Medeiros, J., Toledo-Filho, R. D., & Rodrigues, J. A.. Efeito do tempo de exposição a uma atmosfera coqueificante na microestrutura e nas propriedades de um concreto refratário usado na indústria petroquímica. Cerâmica. 2012, vol.58, n.346, pp.195-204. ISSN 0366-6913. http://dx.doi.org/10.1590/S0366-69132012000200009

Pereira, A. H. A., Miyaji, D. Y., Cabrelon, M. D., Medeiros, J., & Rodrigues, J. A.. (2014). A study about the contribution of the α-β phase transition of quartz to thermal cycle damage of a refractory used in fluidized catalytic cracking units. Cerâmica, 60(355), 449-456. https://dx.doi.org/10.1590/S0366-69132014000300019


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