Cinética de cristalização não-estequiométrica de vidros no sistema Na2O.2CaO.3SiO2 – Na2O.3CaO.6SiO2

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Guilherme da Silva Macena
• Orientador(a): Eduardo Bellini Ferreira
• Banca de defesa: Daniel Roberto Cassar, Edgar Dutra Zanotto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
• Programa de Pós-Graduação: Ciência e Engenharia de Materiais
• País: BR
• Link de acesso: https://doi.org/10.11606/D.18.2019.tde-26042019-152743

O sistema soda-cal-sílica se destaca na ciência e tecnologia de vidros, pois encontra enorme gama de aplicações, desde os tradicionais vidros de janela até biomateriais. Mesmo assim, a cinética de transformação de fases e em particular a cinética de cristalização de vidros não é bem conhecida em diversas regiões de composições nesse sistema clássico, dentre elas a do binário combeíta-devitrita (Na2O.2CaO.3SiO2 – Na2O.3CaO.6SiO2). Neste trabalho, a cinética de cristalização de vidros de várias composições no sistema combeíta-devitrita foi investigada por técnicas de microscopia ótica. A partir da determinação experimental das taxas de nucleação e crescimento, e do time-lag para nucleação, as energias interfaciais sólido-líquido super-resfriado para núcleos de tamanho crítico foram estimadas, assim como as difusividades para cada vidro. As temperaturas de transição vítrea, do início (onset) do pico de cristalização, liquidus e de transformação polimórfica da combeíta foram determinadas por Calorimetria Exploratória Diferencial em função da composição do vidro matriz. A taxa de nucleação da combeíta (fase cristalina primária) foi estimada em função da temperatura pelo \"método do desenvolvimento\" ou método de Tamman, em que primeiro realiza-se um tratamento térmico de nucleação de cristais e depois um tratamento para o crescimento dos mesmos até um tamanho mensurável ao microscópio óptico, para vidros de composições 100, 75 e 66,7 % em mol de combeíta. Observou-se um decréscimo da taxa de nucleação com a variação da composição, à medida que a mesma se distancia da combeíta estequiométrica e aproxima-se da composição eutética, devido a mudanças termodinâmicas e cinéticas, tais como o aumento da energia interfacial sólido-vidro e a diminuição da cinética de difusão, respectivamente. Também observou-se a mudança de composição da combeíta cristalizada e do vidro residual através da variação das temperaturas de transformação polimórfica e de transição vítrea, respectivamente, determinadas por DSC. Os resultados obtidos sobre a cinética de cristalização de vidros não-estequiométricos são originais e relevantes para o projeto da microestrutura de novos materiais vitrocerâmicos.