Microstructure and Weibull distribution of rupture strength of clay-talc ceramics
Microestrutura e distribuição de Weibull da resistência à ruptura de cerâmicas de argila-talco
Résumé
The mechanical properties of clay-talc ceramics containing 0 to 10 wt% of talc fired at 1100 °C were obtained by flexural measurements. With the average value of flexural strength of 23.1 MPa, the sample with 5 wt% of talc (G5) was the strongest and it had the lowest value of interconnected pore (64%). The scattering of strength values was described with the Weibull distribution model. For all samples, Weibull plots showed either a typical linear behavior or a multi-stage response and the Weibull modulus varied in a large range of 3 to 14, depending on the ceramic type and on the applied load. Interconnections between pores formed a network of possible failures under the stress field, resulting in a change of Weibull plots. Reducing the grain size range and the pore interconnectivity led to a reduced strength distribution. The flaw size range had a unimodal distribution for sample G5 with homogeneous microstructure and correspondingly a Weibull modulus m=9.79. © 2019 Associacao Brasileira de Ceramica. All rights reserved.
As propriedades mecânicas das cerâmicas de argila-talco contendo 0 a 10% em massa de talco sinterizadas a 1100 °C foram obtidas por medidas de flexão. Com o valor médio de resistência à flexão de 23,1 MPa, a amostra com 5% de talco (G5) foi a mais forte e apresentou o menor valor de poro interconectado (64%). A dispersão dos valores de resistência foi descrita com o modelo de distribuição de Weibull. Para todas as amostras, os gráficos de Weibull mostraram um comportamento típico linear ou uma resposta de múltiplos estágios e o módulo de Weibull variou em uma ampla faixa de 3 a 14, dependendo do tipo de cerâmica e da carga aplicada. Interconexões entre poros formaram uma rede de possíveis falhas sob o campo de tensão, resultando em uma mudança nos gráficos de Weibull. Reduções da faixa de tamanho dos grãos e da interconectividade dos poros levaram a uma redução na distribuição da resistência. A faixa de tamanho de defeito apresentou uma distribuição unimodal para a amostra G5 com microestrutura homogênea e correspondentemente um módulo de Weibull m=9,79.