Avaliação de propriedades mecânicas de porcelanato reforçado com fios metálicos

Abstract

Neste trabalho foi avaliado o desempenho mecânico de um compósito formado por massa cerâmica de porcelanato sendo a matriz e fios de aço o reforço, visando a utilização como cerâmica de revestimento. Com a inserção do fio metálico, teve-se por objetivo aumentar a tenacidade elevando a resistência mecânica ao impacto, proporcionando maior segurança em caso de ruptura acidental. O estudo laboratorial avaliou o comportamento mecânico de corpos de prova sem fios e com a adição de fios. Os fios foram distribuídos longitudinalmente em três configurações. Os corpos possuíam 1600 mm2 de superfície e receberam os fios distribuídos em uma, duas e três camadas perfazendo comprimento respectivamente de 325 mm, 650 mm e 975 mm. Foram realizadas as caracterizações padrões para a cerâmica, expansão após prensagem, retração de secagem, densidade a seco, retração de queima, absorção de água e resistência mecânica à flexão. E adicionalmente foram avaliados: resistência mecânica ao impacto, índice de deformação piroplástica, resistência mecânica à tração e análise da microestrutura. O compósito proporcionou redução de aproximadamente 61% na deformação piroplástica e um acréscimo de aproximadamente de oito vezes na resistência ao impacto. Na análise do compósito, a tensão no fio ficou constante em torno de 800 MPa, mantendo aproximadamente 35% ao seu valor ao natural que era de 2000 MPa. O fio teve grandes perdas em suas características individuais, no entanto sua aplicação na cerâmica em forma de reforço do compósito enriqueceu as propriedades do porcelanato o que proporciona oportunidade de novas aplicações.

This study evaluated the mechanical performance of a composite ceramic body of porcelain with a matrix of steel fibers, for use as a ceramic coating. With the insertion of metallic fiber account was intended to increase the toughness for increasing the mechanical impact resistance, providing greater safety in case of accidental rupture. The study assessed the mechanical behavior of the specimen without fibers and with the addition of fiber. The fibers were distributed longitudinally in three configurations. The bodies had 1600 mm2 and received fibers distributed in one, two or three layers with total length of 325 mm, 650 mm and 975 mm respectively. Characterizations patterns for ceramic, expansion after pressing, drying shrinkage, dry apparent density, firing shrinkage, water absorption and mechanical flexural strength were performed. And we’ve checked also: mechanical impact, index pyroplastic deformation, mechanical tensile strength and microstructural analysis. We found that the composite material gave approximately 61% reduction in pyroplastic deformation and an increase of approximately eight times the impact resistance. In the analysis of the composite stress in the fiber was constant around 800 MPa, holding approximately 35 % of their value to the natural which was 2000 MPa. The fiber had big losses on their individual characteristics, however its application in ceramic composite as increased porcelain ceramic properties which provides opportunity for new applications.