Riassunto analitico
Il presente lavoro è stato condotto nell’ambito di un progetto di ricerca presso il gruppo Italcer S.p.A., tra i principali produttori europei nel settore ceramico. Tra le varie tipologie di piastrella ceramica, il prodotto che viene analizzato e progettato in questo lavoro è il gres porcellanato. La densità relativamente elevata conferisce a questa classe di prodotti particolare caratteristiche meccaniche e di resistenza all’usura. Tuttavia, l’elevata sensibilità del materiale alle sollecitazioni provenienti dall’ambiente continua a presentare un grave inconveniente. Sono stati compiuti diversi sforzi per migliorare la resistenza meccanica di questi materiali, ma il grosso problema rimane la resistenza alla frattura. Alla base di questo studio si pone l’obbiettivo di migliorare la resistenza alla frattura degli impasti di gres porcellanato andando ad agire in primis sulla componente fusibile dell’impasto. Una volta individuato un impasto che possiede un adeguato indice di fusibilità, si è agito andando a cercare di ottenere una microstruttura in grado di resistere alla propagazione delle cricche. Per raggiungere l’obiettivo si è proceduto con l’addizione agli impasti di varie percentuali di particelle ceramiche ad elevata resistenza, in particolare corindone, o con l’aggiunta di allumina amorfa sfruttando un’eventuale cristallizzazione in situ di fasi secondarie. I campioni prodotti sono stati analizzati meccanicamente andando a ricavare i valori di resistenza a flessione, modulo di Young, durezza Vickers e tenacità a frattura; sono state effettuate anche analisi mineralogiche tramite l’utilizzo della diffrattometria a raggi-X (quantitativa e qualitativa) e analisi microstrutturali attraverso la microscopia elettronica a scansione e la microscopia ottica corredata da analisi di immagine per rilevare la porosità chiusa dei campioni.
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Abstract
This work was conducted as a part of a research project at the Italcer Group, one of the main European producers in the ceramic sector. Among the various types of ceramic tiles, porcelain stoneware is the product that is analysed and designed in this work. The high density gives to this class of products particular mechanical and wear resistance characteristics. However, the high sensitivity of the material to stresses coming from the environment continues to present a serious inconvenience. Several efforts have been made to improve the mechanical strength of these materials, but the major problem remains fracture toughness. The aim of this study is to improve the fracture toughness of porcelain stoneware bodies by acting initially on the fluxes of the body. Once the mix that has a right fusibility index was identified, action was taken to try to obtain a microstructure capable of resisting the propagation cracks. To achieve the objective, various percentages of high-resistance ceramic particles, in particular corundum, were added to the mixture or we proceeded by adding amorphous alumina using any in-situ crystallization of secondary phase. The samples produced were mechanical analysed to obtain the values of the bending strength, Young's modulus, Vickers hardness and fracture toughness; mineralogical and microstructural analyses were also carried out using X-ray diffraction (quantitative and qualitative) and through scanning electron microscopy and optical microscopy accompanied by image analysis to detect the closed porosity of the samples.
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