Tratamentos térmicos em sistemas cerâmicos bicamadas: estudo das propriedades mecânicas, ópticas e tensões residuais
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Data
2020-05-08Primeiro coorientador
Zhang, Yu
Primeiro membro da banca
Jacques, Letícia Borges
Segundo membro da banca
Borba, Márcia
Terceiro membro da banca
Moraes, Rafael Ratto de
Quarto membro da banca
Bonfante, Estevam Augusto
Metadata
Mostrar registro completoResumo
No presente trabalho, dividido em três partes, foram investigados os efeitos de tratamentos térmicos sobre o comportamento mecânico de sistemas cerâmicos bicamadas e os fatores que levam a esse efeito. A primeira delas reuniu a literatura científica disponível para avaliar o efeito de tratamentos térmicos (glaze, protocolos de resfriamento, número de queimas, annealing) na resistência à flexão e carga para fratura de espécimes de zircônia recoberta por porcelana (PVZ). Três bases de dados foram utilizadas para pesquisa (PubMed/Medline, Scopus e Web of Science). Foram encontrados 393 estudos relevantes, dos quais 21 foram selecionados para leitura completa e 7 não atenderam aos critérios de inclusão. Dos 14 restantes, 8 foram incluídos em metanálises e 6 foram submetidos à análise descritiva. Os resultados mostraram que realizar a abertura do forno em temperaturas abaixo da temperatura de transição vítrea da porcelana é sugerido para melhorar a resistência à fratura do material. Ainda, observou-se que não há evidências claras sobre o efeito da queima de glaze nos desfechos observados. A segunda parte investigou o efeito de protocolos de queima de glaze na resistência à flexão e à propagação de trinca e na estabilidade das propriedades ópticas do sistema zircônia recoberta por porcelana. Para isso, foram confeccionados espécimes em formato de disco com duas camadas (infraestrutura de zircônia e cobertura de cerâmica feldspática), que foram divididos em cinco grupos, de acordo com o tratamento térmico a ser realizado após a sinterização da cerâmica de cobertura: Queima convencional de glaze (tempo de manutenção de 1 min) seguida de resfriamento lento (forno fechado até atingir 200ºC) ou rápido (abertura imediata do forno), queima estendida (tempo de manutenção de 15 min) seguida de resfriamento lento ou rápido, ou nenhum tratamento térmico após a sinterização (controle). Os espécimes foram submetidos à análise de rugosidade (Ra e Rz) e a leituras das coordenadas CIE L*a*b*, para cálculos de alteração de cor e translucidez, antes e após os tratamentos térmicos, e ao ensaio de resistência à flexão biaxial (piston-on-three-ball). Espécimes extra foram confeccionados para realização de indentações Vickers na porcelana e análise da propagação das trincas. Foi observado que a queima estendida de glaze levou a maiores valores de resistência a flexão e maior resistência a propagação de trincas. Nenhuma diferença clinicamente significativa foi observada na estabilidade das propriedades ópticas. Por fim, a terceira parte avaliou o desenvolvimento de tensões em restaurações bicamadas com infraestruturas de zircônia (PVZ) ou dissilicato de lítio (PVLD). Foram observados os efeitos da relação entre as espessuras das camadas e dos protocolos de resfriamento nas tensões transitórias e residuais, através de uma análise visco-elástica de elementos finitos. Um software de elementos finitos (ABAQUS) foi utilizado para criar modelos bicamadas. As propriedades físicas (coeficiente de contração térmica, condutividade térmica, calor específico, densidade e módulo de elasticidade) de cada material foram medidas experimentalmente em função da temperatura e foram inseridas no modelo. Resfriamentos lento (~30°C/min) e rápido (~300°C/min) foram simulados a partir de 70ºC acima da temperatura de amolecimento das porcelanas utilizando uma análise de transferência de calor seguido de análise de tensões residuais. Os resultados mostraram que a infraestrutura de dissilicato de lítio levou a menores valores de tensão residual, especialmente, quando resfriamento lento foi aplicado. Enquanto a localização das tensões máximas de tensão se encontram na cúspide nas PVZs, as PVLDs mostraram as tensões máximas na fossa central. Assim, protocolos de resfriamento lento são preferíveis para ambos os sistemas, bem como o uso de uma fina camada de porcelana sobre zircônia, quando possível.
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