Resolução de sobreposição de picos de cristalização, pelo método de Kurajica, caso não isotérmico, em vidros teluretos e fosfatos

Abstract

Os vidros preparados para diversas aplicações têm um ponto em comum: a possibilidade de nuclear e cristalizar novas fases, quando preparados a partir de uma massa fundida ou através de um tratamento térmico acima da temperatura de transição vítrea. Neste trabalho são apresentadas de forma sucinta as formulações teóricas de formação de vidros incidindo principalmente nos processos de nucleação e crescimento de fases. O estudo da cristalização de vidros pode ser feito através de métodos cinéticos baseados na descrição teórica formulada por Johnson-Mehl- Avrami (JMA). Estes métodos descrevem os processos de nucleação e cristalização utilizando dados provenientes das curvas de DTA/DSC. Uma delas é aquela proposta por Kurajica, que determina os parâmetros cinéticos utilizando um modelo para a resolução da sobreposição dos picos de cristalização. Para a aplicação deste modelo, foram utilizados vidros teluretos, de composição 80TeO2 - 10Nb2O5 - 8Li2O - 2V2O5 (mol%) denominados TNLV, e vidros fosfatos, de composição 50P2O5 - 36Na2O - 10CdO - 4La2O3 (mol%), dopados com 20 e 60mg de CeO2 denominados PNCL20 e PNCL60. O estudo cinético teve início com a identificação das fases cristalinas formadas, utilizando a difratometria de raios X (DRX). Considerando a formação de três fases cristalinas para cada sistema vítreo, a equação proposta por Kurajica foi aplicada, utilizando o software Origin 7.0, para determinação dos parâmetros cinéticos, a partir dos ajustes dos dados de DSC. Os coeficientes de Avrami (n) determinados mostraram que para o sistema TNLV o crescimento se dá em três dimensões com mecanismos diferentes, enquanto que para os sistemas PNCL20 e PNCL60, o crescimento ocorre em três dimensões com reação de interface. Foi observado que...

The glasses prepared for various applications have one common point: the possibility of new phases nucleation and crystallization, when prepared from a melt or through a heat treatment above the glass transition temperature. In this work are presented briefly the theoretical formulations of formation of glass focusing mainly in the processes of phases nucleation and growth. The study of glass crystallization can be done by kinetic methods based on the theoretical description formulated by Johnson- Mehl-Avrami (JMA). These methods describe the processes of nucleation and crystallization using data from DTA/DSC curves. One model is that proposed by Kurajica which determine the kinetic parameters resolving overlapping peaks of crystallization. To apply this model were used a tellurite glass, with composition 80TeO2 - 10Nb2O5 - 8Li2O - 2V2O5 (mol%) denominated TNLV, and two phosphate glasses of composition 50P2O5 - 36Na2O - 10CdO - 4La2O3 (mol%) doped with 20 and 60mg of CeO2 denominated PNCL20 and PNCL60. The kinetic study started us with the identification of crystalline phase, using the X-ray diffraction (XRD). Considering that three crystalline phases are formed for each glassy system, the Kurajica equation was applied using the Origin 7.0 software, for determining the kinetic parameters. The calculated Avrami coefficients (n) shown that for the TNLV system the growth occurs in three dimensions with different mechanisms, while for the PNCL20 and PNCL60 systems the growth occurs in three dimensions with an interface reaction. It was observed that the PNCL20 system has higher activation energy that the PNCL60 system and XRD patterns showed that the characteristic peaks of the phases containing CeO2, become higher and thinner in the system PNCL60. These results show that the cerium may favors the glass crystallization.