Ensaios de cerâmicas, abrasivos e refratários

Com os Sistemas Sonelastic® a fragilidade dos materiais cerâmicos e a presença de agregados nos refratários não são obstáculos para a caracterização dos módulos elásticos. A Técnica empregada pelos Sistemas Sonelastic® não aplica cargas estáticas, apenas uma leve excitação mecânica para induzir uma vibração de baixa amplitude.

Amostras de refratários e cerâmicas técnicas
Corpos de prova de refratários e cerâmicas técnicas prontas para serem testadas pelos Sistemas Sonelastic® .

Os Sistemas Sonelastic® empregam a Técnica de Excitação por Impulso para a caracterização precisa e não-destrutiva dos módulos elásticos (E, G e coeficiente de Poisson) e do amortecimento de materiais, e estão de acordo com as normas ASTM E1876, C1259 e C1548. A caracterização do amortecimento e dos módulos elásticos revela informações sobre a presença e a evolução de trincas, micro trincas e defeitos no material, bem como sobre transformações de fase, processos de cura e de secagem.

Amostra de cerâmica no suporte SB-AP
Corpo de prova de cerâmica técnica no suporte SB-AP.

Aplicações específicas

Os Sistemas Sonelastic® possuem uma ampla gama de aplicações no controle de qualidade e no desenvolvimento e de materiais cerâmicos e refratários:
- Projeto e acompanhamento do ciclo de queima.
- Controle de qualidade pós-queima.
- Detecção de delaminação, trincas, de microtrincas.
- Estudo de processos de oxidação, corrosão e coqueificação.
- Avaliação da resistência ao dano e do dano por choque térmico.
- Refinamento de simulações pelo método de elementos finitos.

Os Sistemas Sonelastic® são adequados para testar:

  • Cerâmicas técnicas.
  • Cerâmicas eletrônicas.
  • Cerâmicas tradicionais (telhas, tijolos e cerâmica branca).
  • Revestimentos (pisos).
  • Louças sanitárias e porcelanas.
  • Refratários conformados:
    • De alta alumina (alumina eletrofundida e tabular).
    • Aluminosos (alumina-cromo, alumina-carbono e alumina-espinélio).
    • Antiácidos e isolantes.
    • Magnesianos (magnésia-carbono, magnésia-cromo e magnésia-espinélio).
    • De mulita e mulita-zircônia.
    • Quimicamente ligados.
    • Silico-aluminosos / silicosos.
  • Concretos refratários não-formados:
    • Argamassas secas / úmidas.
    • Autoescoantes / vibráveis.
    • Sem cimento / de baixo cimento.
    • De pega cerâmica / fosfática.
    • De projeção / socar / para projeção.
    • Isolantes.

A resistência a danos por choque térmico é uma característica importante dos refratários uma vez que determina seu desempenho e vida útil em várias aplicações. O uso de técnicas mais sensíveis e não-destrutivas para a avaliação do dano é altamente desejável por facilitar o desenvolvimento e o controle de qualidade desses materiais.

Exemplos de aplicações dos Sistemas Sonelastic® relacionadas a materiais cerâmicos e refratários


PennState Materials Research Institute
PennState Materials Research Institute (USA)

Aplicação: Caracterização de cerâmicas sinterizadas a frio, cerâmicas técnicas e materiais avançados.
Contato: Asst. Prof. Amira Meddeb.

ArcelorMittal
Global R&D Asturias Centre (Spain)

Aplicação: Caracterização de materiais refratários para o refinamento de analises por elementos finitos de equipamentos para aciaria.
Contato: R&D Engineer PhD Cristina Lausin.

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

Aplicação: Desenvolvimento de materiais cerâmicos.
Contato: Mr. David Miskovic.

RHI MAGNESITA – Research Center Australia
RHI MAGNESITA - Centro de Pesquisas / Contagem - MG

Aplicação: Desenvolvimento, controle de qualidade e assistência técnica de materiais refratários.
Contato: Researcher Bárbara Borges.

GEMM/DEMa /UFSCar
Grupo de Engenharia de Microestrutura de Materiais - GEMM / UFSCar

Aplicação: P&D de materiais refratários, avaliação de danos por choque térmico e otimização de ciclos de queima.
Contato: Prof. Dr. Victor Pandolfelli.

Saint-Gobain Research Brasil

Aplicação: Assistência técnica para materiais cerâmicos e refratários.
Contato: Eng. Caio Exposito.

EESC / USP
Departamento de Engenharia de Materiais - EESC / USP

Aplicação: Desenvolvimento de cerâmicas de alumina porosa.
Contato: Prof. Dr. Rafael Salomão.

IPqM
Instituto de Pesquisas da Marinha Brasileira - IPqM

Aplicação: Caracterização de cerâmicas eletrônicas (PZT).
Contato: Engenheira Sênior de P&D Maria Aparecida Pinheiro dos Santos.

INTEMA - CONICET / UNMDP
Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología De Materiales INTEMA - CONICET / UNMDP (Argentina)

Aplicação: P&D de materiais refratários.
Contato: Dra. Martinez Analia Gladys.

Laboratório de Cerâmicas Técnicas – CerTec / UNESC

Aplicação: Desenvolvimento e caracterização de cerâmicas técnicas, revestimentos cerâmicos e cerâmicas vermelhas.
Contato: Dr. Oscar Rubem Klegues Montedo.

LACER / UFRGS (Brazil)
Laboratório de Materiais Cerâmicos – LACER / UFRGS

Aplicação: Desenvolvimento e caracterização de cerâmicas técnicas e materiais refratários.
Contato: Prof. Dr. Carlos Pérez Bergmann.

Universidad Nacional de Colombia UNAL (Colombia)
Universidad Nacional de Colombia UNAL (Colombia)

Aplicação: Desenvolvimento e caracterização de materiais cerâmicos.
Pessoa de contato: Prof. Dr. Wilfredo Montealegre Rubio.

Alguns exemplos de publicações e trabalhos que empregaram os 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.

Salomão, R.; FERREIRA, V. L. ; COSTA, L. M. M. ; OLIVEIRA, I. R. . Effects of the initial CaO-Al 2 O 3 ratio on the microstructure development and mechanical properties of porous calcium hexaluminate. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 44, p. 2626-2631, 2017. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.11.010.

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.

Montedo, O.R.K., Milak, P.C., Faller, C.A., Peterson, M. & Agenor, N.J. Effect of LZSA Glass-Ceramic Addition on Pressureless Sintered Alumina. Part II: Mechanical Behavior. Materials Research, 21(1), e20170012. Epub October 19, 2017. https://dx.doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2017-0012

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

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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

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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

Pereira, A. H. A., Fortes, G. M., Schickle, B., Tonnesen, T., Musolino, B., Maciel, C. D., & Rodrigues, J. A.. Correlation between changes in mechanical strength and damping of a high alumina refractory castable progressively damaged by thermal shock. Cerâmica. 2010, vol.56, n.339, pp.311-314. ISSN 0366-6913. http://dx.doi.org/10.1590/S0366-69132010000300016

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

Salomão, Rafael; Kawamura, M.A.; Souza, A.D.V.; Sakihama, J. Hydratable Alumina-Bonded Suspensions: Evolution of Microstructure and Physical Properties During First Heating. Interceram REFRACTORIES, Refractories Manual 2017, page 025.