FALHA EM CERÂMICAS

FALHA EM CERÂMICAS  

Deflexão de trincas: Barreiras à propagação de trinca criam campos de tensão que retardam o avanço da trinca, aumentando o KIC. A tenacidade é influenciada pela microestrutura da cerâmica e trajetória da trinca. Vidro e monocristal tem baixo KIC por não apresentarem obstáculo para trinca, enquanto cerâmicas policristalinas tem alto KIC, devido ao fato de cada grão possuir orientação diferente do adjacente (caminho da trinca não é plano). Quanto maior a fração das partículas de reforço, maior será a tenacidade à fratura do material.

Descolamento fibra/matriz (debonding) e arrancamento (pull-out): O descolamento se trata da separação entre a fibra da matriz, devido à franca interface entre a matriz e o reforço. Nesse caso, o aumento da tenacidade se dá pelo aumento de área superficial de fratura. Já no arrancamento, a energia é consumida no deslocamento e na fricção mecânica com a microestrutura. A energia para arrancar a fibra é muito maior que a energia para descolar a fibra da matriz.

Ponte de trinca: a trinca propaga e deixa fibras intactas. As fibras exercem uma força trativa na superfície da trinca. As fibras eventualmente rompem quando a tensão atinge um valor crítico, consumindo a energia da trinca. Uma interface frágil conduz a uma maior tenacidade do que uma interface forte, ou seja, uma matriz frágil ligada a uma fibra frágil por uma interface frágil resulta em um material tenaz. Parte da tensão aplicada é transferida às fibras que ficam submetidas a uma tensão de ponte ao longo do comprimento deslocado, retardando o avanço da trinca pela diminuição da força aplicada na ponta da trinca.

Adição de microtrincas: O surgimento de microtrincas na ponta da trinca dissipa de forma gradual e mais lenta a energia necessária para propagação da trinca principal, aumentando KIC.

Transformação de fases: As fases alotrópicas da zircônia são estabilizadas mediante introdução de aditivos como CaO, MgO, Y2O3, ou CeO2. Essas fases são metaestáveis à temperatura ambiente devido à presença desses dopantes. Esse aumento na resistência ocorre porque a energia associada à propagação da trinca se dissipa na transformação tetragonalmonoclínica com a expansão do volume. O aumento de volume e o cisalhamento promovido pela transformação martensítica da zircônia tendem a contrapor a abertura da trinca e, por esta razão agem para aumentar a resistência da cerâmica à propagação da trinca.

Métodos de Determinação de KIC em Cerâmicas são Realizados mediante ensaio de dureza Vickers (Método da Identação), faz-se o polimento superficial das amostras após a endentação.

Método SEVNB: Quebra por flexão de uma barra entalhada em “V”, apresenta menos problemas na medição do cálculo de KIC, viável para cerâmicas densas e porosas. Consiste em pré-entalhar uma amostra cerâmica com um disco diamantado fino (espessura em torno de 0,5 mm) e posterior afinamento desse entalhe com uma lâmina de barbear que conduz a pasta de diamante e promove o afinamento da ponta do entalhe.

FALHA EM POLÍMEROS

Fratura Frágil: O Mecanismo é descrito pela teoria de Griffith, baseada na capacidade do material propagar uma trinca em crescimento. Os fatores que favorecem a fratura frágil são:
redução de temperatura, aumento da taxa de deformação, presença de entalhe agudo, modificação da estrutura do polímero (química e/ou estrutural).

Fratura Dúctil: Escoamento por cisalhamento (Shear Yielding) e microfissuramento (Crazing) são mecanismos competitivos. Shear Yielding: sem alteração no volume, Crazing: existe alteração no volume

Escoamento por Cisalhamento (Shear Yielding): Consiste na distorção do material sem alteração significativa no volume. Ocorre através de movimentação de discordância em planos de escorregamento
específicos (polímeros cristalinos ou semicristalinos). Para polímeros amorfos, o processo de escoamento é menos localizado. As bandas de cisalhamento, que são finas regiões planas de elevada deformação por cisalhamento, são iniciadas em regiões onde há pequenas heterogeneidades de deformação, devido a imperfeições internas ou da superfície, ou ainda concentração de tensão. É o modo de deformação predominante em polímeros mais dúcteis, com cadeias principais mais flexíveis, sendo a fratura final de caráter dúctil. O processo de cisalhamento inclui escoamento por bandas de cisalhamento difuso e localizado ocorrendo sem perda de coesão intramolecular, com pouca ou nenhuma mudança de densidade.

Fissuramento: Microfissuras (Crazing): O microfissuramento é um processo conjunto de escoamento localizado e de início de fratura, comum em polímeros amorfos. Quando um polímero vítreo é submetido à tração, formam-se, em regiões com escoamento muito localizado, pequenos buracos (microvazios). Esses fissuramentos são formados em regiões altamente tencionadas sujeitas a falhas e heterogeneidades moleculares, e se propagam em um plano perpendicular à tensão aplicada, produzindo uma trinca inicial. Esses microvazios são formados devido a uma incompatibilidade de deformações em fibrilas vizinhas. No entanto, ao invés de os buracos coalescerem para formar uma trinca verdadeira, eles são estabilizados pelas fibrilas, sendo essa estrutura capaz de sustentar tensões, devido à natureza das ligações intramoleculares (covalentes) das cadeias, mantendo a continuidade (esse fato distingue as fissuras das trincas). Desse modo, o crescimento de fissuramento antes da trinca aumenta efetivamente a tenacidade à fratura do polímero. Se a carga de tensão aplicada for suficiente, essas pontes fibrilares se alongam e rompem, fazendo com que os microvazios cresçam e coalesçam, formando trincas. A nível macroscópico, o microfissuramento se apresenta em uma região de embranquecimento sob tensão, devido à baixa densidade da região microfissurada, que reduz o índice de refração nessa área, causando sua refletividade característica.