Choque térmico em peças cerâmicas

Choque Térmico em Cerâmicas
Susceptibilidade ao Choque Térmico:
Fragilidade (baixa tenacidade)
Baixa condutividade térmica
Grande gradiente térmico:
Diferentes contrações térmicas
Anisotropia de fases simples
Tensões Térmicas
Estrutura não cúbica → transformações de fases
Segunda fase → diferentes expansões térmicas
Micro-trincas

Tensão Térmica
A magnitude da tensão térmica é dada por: σ ~ α E ∆T
(1 – υ)

onde: σ – tensão térmica α – coeficiente de expansão térmica
E – módulo de elasticidade
∆T – gradiente de temperatura ν – coeficiente de Poisson

Resultado de gradiente de temperatura entre a periferia o e o centro do corpo
Rápido aquecimento ou resfriamento

Choque Térmico
Incompatibilidade de variações dimensionais nos eixos
Deformação localizada excessiva
Temperaturas abaixo de 1100ºC
Resfriamento
Compressão do núcleo → maior contração da periferia
Aquecimento
Tração do interior do corpo → maior expansão da periferia Choque Térmico
O choque térmico é agravado por:
Elevada expansão térmica → grandes deformações α não linear (quartzo α para quartzo β)
Baixa condutividade térmica ( k)
Baixa capacidade de deformação plástica
Rápido aquecimento ou resfriamento
Presença de vários componentes
Aquecimento não-homogêneo
Carga mecânica externa

Análise de Hasselman
Critério energético para deslocamento de trinca:
Utot = Uo - Ustrain + Usurf
Sendo:

Utot
Uo
Ustrain
Usurf

Energia total
Energia Potencial de Corpo sem trinca
Energia de deformação
Energia Superficial

∆T > ∆Tc → o material fratura
∆T < ∆Tc → o material não fratura

Resistência ao Choque Térmico
Tensões térmicas entre a superfície e o interior do material no resfriamento
KIC = σY(πc)1/2

→

KIC = α E ∆T Y(πc)1/2
1–υ

A resistência ao Choque Térmico é dada por:
R = σ(1-ν) αE Parâmetro dado em ºC

Não propagação de trinca → R, RI, RII
Propagação de trinca → RIII, RIV
Propagação de longas trincas → RST

Parâmetros de