Cinética de cristalização não-estequiométrica de vidros no sistema Na>sub<2>/sub<O.2CaO.3SiO>sub<2>/sub< &#8211; Na>sub<2>/sub<O.3CaO.6SiO>sub<2>/sub<

Abstract

que muito me ensinou e contribuiu para meu crescimento científico durante os dois últimos anos.Ao meu orientador Prof. Dr. Eduardo Bellini Ferreira que foi de imensa importância para meu crescimento profissional, científico e pessoal, me acompanhando desde o primeiro ano de minha graduação.A minha família que sempre serviu como alicerce para meu crescimento pessoal e profissional.Aos meus companheiros Lucas, Carolina, Katherine, Renan, Letícia, Verônica e Felipe que estiveram comigo em todos os momentos de dificuldade e de felicidade durante os últimos anos.Aos meus colegas de laboratório Roger, Maria, Raúl, Johnata, Arthur e Letícia pelo apoio.Ao CNPq pelo fomento do atual projeto de mestrado pelo projeto (Nº do processo 130394/2017-3).Ao LaMaV e CeRTEV (FAPESP, CEPID N° do processo:2013/07793-6). RESUMO MACENA, G. S. Cinética de cristalização não-estequiométrica de vidros no sistema Na2O.CaO.3SiO2 -Na2O.3CaO.6SiO2., 2019. 113 pg. Dissertação (Mestrado) -Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2019.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 D...

Phase characterization in crystallized glasses in the Na>sub<2>/sub<O.2CaO.3SiO>sub<2>/sub<- Na>sub<2>/sub<O.3CaO.6SiO>sub<2>/sub< pseudo-binary system

“…After the first step of crystallographic direction selection, the crystals grow with their fastest-growing axis perpendicular to the surface. Source: Adapted from Höland and Beall (2012) [22] 2.3 The Na2O-CaO-SiO2 system Soda-lime-silica compositions constitute most commercial glass products, such as windows, cookware, tableware, packaging for food and medicine [14,23,24], and promising materials for bioactive implants [6,25,26]. Also, the necessary raw materials to produce these glasses are abundant, non-toxic, and relatively non-expensive.…”

“…The crystallization kinetics of stoichiometric compositions in the Na2O-CaO-SiO2 system have been extensively studied. However, the crystallization kinetics of nonstoichiometric glasses in this system is not well known, despite their importance [4,6,27].…”

“…Therefore, the phase formation in compositions 33.3 and 50 mol% of devitrite were investigated. Moreover, the characteristic temperatures of glasses in this system were measured to complete previous diagram phase data obtained by [6].…”

“…Thus, this work aims to advance the study of combeite solid solutions in the Na2O•2CaO•3SiO2-Na2O•3CaO•6SiO2 binary system. It was reported in [6] a change in the thermal effects observed in DSC curves from the eutectic (33.33 mol% devitrite) towards stoichiometric devitrite of the pseudo-binary. Therefore, the phase formation in compositions 33.3 and 50 mol% of devitrite were investigated.…”

“…In recent work, Macena et al [6,7] studied the kinetics of crystallization of glasses in the Na2O•2CaO•3SiO2-Na2O•3CaO•6SiO2 join. This author reported that combeite was the only phase observed in the volume of glasses containing less than 33.3 mol% of devitrite.…”