Desenvolvimento de metodologia de formulação de massas cerâmicas triaxiais utilizando delineamento de misturas e otimização

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.A metodologia de superfícies de resposta aplicada às técnicas de experimentos com mistura tem sido muito utilizada em várias áreas da ciência e tecnologia. A consideração fundamental é que uma determinada propriedade depende das proporções dos componentes que constituem um material. O presente trabalho usou a técnica de experimentos com misturas juntamente com princípios de programação não-linear para a obtenção de composições de massas cerâmicas triaxiais, destinadas à fabricação de produtos cerâmicos, sujeitas às restrições nas principais propriedades tecnológicas, critérios de otimização e a condições específicas de processo. Para justificar e correlacionar os resultados, os efeitos dos aspectos estruturais e microestruturais do material a cru e sinterizado nas principais propriedades do produto final foram analisados. O procedimento experimental compreende: conhecimento qualitativo e quantitativo das características das matérias-primas que compõem a massa cerâmica, no caso argilas, feldspato e quartzo; projeto de formulações usando experimentos com mistura triaxiais; e processamento via materiais particulados. A análise dos resultados foi realizada utilizando-se ferramentas de estatística e de otimização. A partir dos resultados experimentais, foram obtidas regressões polinomiais para propriedades de interesse em função dos componentes triaxiais. A análise de variância confirmou a significância dos modelos considerados. Além disso, foram realizados experimentos adicionais para validação dos modelos, que permitiram a utilização do modelo para a previsão de propriedades com outras composições dentro do espaço avaliado. Foi usado um método de otimização gráfica para encontrar faixas de composições de um produto cerâmico específico, sujeito às restrições nas principais propriedades tecnológicas e critérios de maximização da resistência mecânica no sinterizado ou minimização do custo da massa. As características estruturais e microestruturais, notadamente, fases cristalinas e amorfas, porosidade, presentes nos materiais cerâmicos a verde e sinterizados, puderam ser correlacionadas com as propriedades medidas e simuladas pelos modelos