Numerical simulation of diametral compression tests for the evaluation of porous ceramic disks

Se estudió el comportamiento mecánico de materiales porosos de cordierita mediante ensayos en compresión diametral. La solución analítica que permite la medición indirecta de la resistencia mecánica en compresión diametral se formula bajo ciertas condiciones que no suelen satisfacerse en la práctica. Con el objetivo de analizar desviaciones de las condiciones ideales se simuló el ensayo con técnicas computacionales. Los discos porosos de cordierita se obtuvieron por calcinación (650°C, 2h) y reacción-sinterización (1330°C, 4h) de cuerpos en verde preparados por consolidación térmica (85 °C) de suspensiones acuosas de una mezcla precursora de cordierita (caolín, talco y alúmina) con almidón nativo de papa. Los ensayos mecánicos se realizaron en una máquina servohidráulica en control por desplazamiento (0,2 mm/min). A partir de la relación aparente tensión-deformación se determinaron los parámetros mecánicos: módulo de Young aparente, resistencia mecánica y límite elástico. Sobre los discos ensayados se analizaron las características de la fractura. La influencia de las desviaciones geométricas más frecuentes identificadas en la práctica (desviación de la circularidad y no paralelismo entre las caras del disco) sobre la distribución de tensiones se estudió mediante la simulación por elementos finitos, tomando como referencia la ecuación de Hertz para problemas de contacto.The mechanical behavior of porous cordierite materials was studied by diametral compression tests. The analytical solution allowing the indirect measuring of the tensile mechanical strength in this load configuration is formulated under certain assumption which may be not satisfied in practice. With the aim to analyze deviations of the ideal conditions, the test was simulated using computational techniques. Porous cordierite disks were prepared by firing (650 °C, 2h) and reaction-sintering (1330 °C, 4h) of green disks shaped by thermogelling the aqueous suspensions of a cordierite precursor mixture (kaolin, talc and alumina) with native potato starch as a consolidator/binder of ceramic particles and a pore former by burn-out at high temperature. The mechanical tests were carried out in displacement control (0.2 mm/min) using a servohydraulic testing machine. From the apparent stress-strain ratio, the following parameters were determined: mechanical strength, apparent Young modulus and yield stress. Fracture features of tested disks were also analyzed. The influence of the geometrical deviations more usually identified in practice (deviation of the circularity and no parallelism between the plane surfaces of the disk) on the stress distribution was studied by means of the simulation by finite element method, considering the Hertz´s equation for contact problems as reference.Fil: Sandoval, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Tomba Martinez, Analia Gladys. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin

Laboratorio de materiales cerámicos estructurales. División cerámicos-INTEMA

Se presentan la localización geográfica, organización,actividades y facilidades de la División Cerámicos del INTEMA y, en particular, del Laboratorio de materiales cerámicos estructurales. Se incluyen las principales líneas de investigación: cerámicos para electrónica, biocerámicos, cerámicos estructurales, mecanoquímica, recubrimientos.Fil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Tomba Martinez, Analia Gladys. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cavalieri, Ana Lia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Laboratory and industrial testing of silica bricks for coke ovens

In order to rationalize the reconstruction of coke ovens' walls in a local steelmaking, a set of laboratory and industrial tests was carried out on silica KN bricks. Two types of bricks that are currently used in oven construction were analyzed, one being less expensive than the other. On the other hand, 25 year-old original bricks were also studied. The results of laboratory tests were analyzed taking into account the requirements of DIN 1089 standard. Additionally, an evaluation of costs was carried out.Fil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Tomba Martinez, Analia Gladys. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cavalieri, Ana Lia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: de Córdova, M.. SIDERAR; ArgentinaFil: Beltrán, D.. SIDERAR; ArgentinaFil: Topolevsky, R.. SIDERAR; Argentin

Caracterizacion de cuerpos en verde precursores de materiales porosos de cordierita conformados por consolidacion termica de almidones nativos

En este trabajo se presenta una parte de los resultados obtenidos en el marco de un proyecto de cooperación internacional en el que se estudian materiales porosos a base de cordierita obtenidos por consoli-dación térmica de suspensiones cerámicas con diferentes almidones nativos, en particular, aquéllos relacionados a la caracterización de los compactos en verde. Para la obtención del material de cordierita se partió de una mezcla precursora de caolín, talco y alúmina, y como agente consolidante/ligante y formador de poros a alta temperatura se emplean: almidones nativos de papa, maíz o tapioca. La caracteriza-ción de los materiales en verde se llevó a cabo por medidas de densi-dad y porosidad, análisis microestructural y evaluación del comporta-miento mecánico. En base a la información obtenida, se concluyó que el almidón con mejor comportamiento global es el de papa.Fil: Lambertini, A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Sandoval, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Talou, Mariano Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Tomba Martinez, Analia Gladys. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Gregorová, E.. Institute of Chemical Technology; República ChecaFil: Pabst, W.. Institute of Chemical Technology; República Chec

Wetting and penetration of cordierite and mullite materials by non-stoichiometric cordierite liquids

The wetting and penetration of two non-stoichiometric cordierite liquids (labelled G1 = 25 wt.% Al2O3, 63 wt.% SiO2 and 12 wt.% MgO, and G2 = 20 wt.% Al2O3, 64 wt.% SiO2 and 16 wt.% MgO) on sintered cordierite and mullite substrates were investigated. Their chemical compositions (G1 and G2) correspond to those glasses present in materials sintered from a commercial powder of non-stoichiometric cordierite powder at 1450 or 1400 °C, respectively. Sessile drop assemblies for wetting and penetration tests, consisting of cordierite or mullite disks as substrates and pellets of pressed powder glasses positioned above them, were employed. Commercially available cordierite and mullite powders were used to prepare the substrates by uniaxial pressing and sintering at 1450 and 1700 °C, 2 h, respectively. The glass pellets were prepared by uniaxial pressing of G1 and G2 glass powders. The assemblies were heating at 25 °C/min up to 1450 or 1400 °C depending on each glass, soaking at these temperatures for 10, 120 or 360 min and cooling at 25 and 5 °C/min down to 1100 °C and room temperature, respectively. The contact angles between each glass and both cordierite and mullite substrates according to the temperature, were determined by heating microscopy technique from optical images. Their penetration behavior of both glasses into cordierite or mullite substrates were also studied analyzing by SEM the microstructures of the specimens transversally cut, polished, and chemically etched. © 2007 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l.Fil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cavalieri, Ana Lia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Foaming performance of aqueous albumin and mullite-albumin systems used in cellular ceramic processing

Bovine serum albumin (BSA) solutions (5, 10 and 15 vol%) and stabilized aqueous mullite (40 vol%)–BSA (5, 10 and 15 vol%) suspensions were foamed by mechanical stirring at 2300 rpm. The colloidal and rheological behaviors of suspensions were studied by measuring zeta potential and shear flow properties, respectively. The foaming performance of aqueous systems was evaluated by characterizing the foaming capacity and the foam stability by volume and electrical conductivity measurements. Overrun % was considered as a measure of the foaming capacity, while the variation of this parameter, the foam wetness (ΦFW) and the foam density stability (FDS %) with the stand time and the time to half collapse (t1/2) were evaluated in order to study the stability of foamed systems. Median bubble diameters, bubble size distribution widths and bubble shape factors as a function of time were determined by analyzing images captured by confocal laser-scanning microscopy (CLSM). The results related to the stability of foamed systems were used to evaluate the global destabilization mechanism of these systems, analyzing, in particular, the influence of the solid particles in the protein foam. The obtained results are useful for studying the shaping of cellular mullite green bodies from the thermogelation of foamed aqueous ceramic-protein suspensions.Fil: Sandoval, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin

Shaping of porous mullite green bodies by foaming and thermal gelation of bovine serum albumin

The shaping of cellular microstructures of mullite bodies prepared by thermo-gelation of foamed mullite-bovine serum albumin (BSA) suspensions using both a novel forming route and the conventionally reported route were studied. Mullite-BSA and mullite-BSA-methylcellulose (MC) suspensions specific for each route were prepared and then characterized by measuring viscosity. They were subsequently foamed by stirring, and their foaming capacity and foam stability over time were evaluated. Bubble size distributions vs. stand time were obtained by analyzing images captured by confocal laser-scanning microscopy (CLSM). Green bodies were formed by pouring each system into heated molds, by heating and by drying, and were characterized by porosity measurements and microstructural analysis by SEM. The obtained results showed that the use of certain experimental conditions for each route allowed the shaping of homogeneous mullite porous bodies with different microstructural features, namely, ceramic foams with open cells or cellular ceramics with closed cells and thick walls.Fil: Sandoval, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Soldadura cerámica: método de reparación de revestimientos refractarios

El proceso de soldadura cerámica es un atractivo método para la reparación en caliente de revestimientos refractarios de equipamientos industriales. Consiste en la proyección a alta temperatura de una mezcla de soldadura en polvo mediante una corriente rica en oxígeno sobre el material refractario dañado. La mezcla contiene agregados refractarios gruesos compatibles con el sustrato a reparar y un combustible sólido (finas partículas oxidables, metálicas y/o no metálicas) que actúa como agente exotérmico en el proceso. Cuando las partículas combustibles impactan en la superficie caliente del sustrato (1000-1500°C), reaccionan con el oxígeno liberando calor y alcanzando localmente temperaturas de 2000-2500ºC. Estas temperaturas producen la fusión parcial tanto del sustrato como de la carga de soldadura formándose una unión cerámica entre ambos. Existe muy escasa bibliografía sobre el tema y la mayor parte de la información está protegida por patentes, existiendo ciertas discrepancias entre las disponibles. En este trabajo se presentan los principales aspectos de las investigaciones sobre el tema que han sido relevadas, incluyendo resultados y conclusiones de un estudio desarrollado sobre soldadura cerámica a escala laboratorio para la reparación de ladrillos de sílice de uso siderúrgico.The ceramic welding process is a unique hot repair technique for refractory linings in industrial equipments. This process consists of projecting a weld mix in powder by means of a current of oxygen or oxygen/air onto the refractory surface to be restored. The weld mix content refractory particles chemically compatible with the refractory to be repaired and a solid combustible (oxidizable fine particles, metallic and/or non metallic) as exotermic agent. When the combustible particles ignites at contact with the hot face (1000-1500°C), an exotermic reaction with oxygen occurs developing temperatures of the order of 2000-2500°C. The heat generated from this reaction is enough to melt the surface to be repaired and allowing a very close bond to be formed between the repaired area and the deposited material. There are limited data in literature about ceramic welding and the larger part of the information is protected by patents. Several differences between the available patents were detected. In this work, the principal aspects of researches about ceramic welding that had been relieved are present, including results and conclusions from a study accomplished about ceramic welding (design and set up of a test in laboratory, and evaluation of the reparations) for the reparation of silica bricks employed to build coke ovens.Fil: Lobato, Hugo E.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Individual XRD patterns of S30 and S40 pyrolyzed at 1300, 1400, and 1500 °C

XRD patterns (X’Pert PRO, Panalytical) obtained using CuKα radiation, 40 mA, 40 kV, and 1 °2θ/min for S30 and S40 pyrolyzed at 1300, 1400, and 1500 °CFil: Talou, Mariano Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Rheological behavior of aqueous mullite-albumin-methylcellulose systems

In this work, the thermogelling behavior of aqueous mullite-bovine serum albumin (BSA) suspensions was studied by dynamic rheology in order to determine the experimental conditions that must be used to form mullite green bodies by thermal consolidation. Viscoelastic properties (G′ and G′′) as a function of temperature (30–95 °C) and time were determined by temperature sweep tests and time sweep tests, respectively. On the other hand, the influence of methylcellulose (MC) (2 wt%) as a binder on the viscoelastic properties of the aqueous mullite-protein system as a function of both experimental parameters (temperature and time) was also studied. In addition, shear flow properties of aqueous mullite (40 vol%; 0.45 wt% of polyacrylic polyelectrolyte as a dispersant)–BSA (10 and 15 vol%)-MC (2 wt%) suspensions were analyzed to obtain information on the rheological behavior of the suspensions at room temperature. The results obtained showed that the presence of mullite particles and MC changed the onset temperature of gelation of the protein and increased the gelation time. Thus, both the mullite particles and methylcellulose intervened in the formation of the developed protein gel.Fil: Sandoval, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Camerucci, Maria Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin