O valor de tenacidade à fratura da YZ (6,5 MPa•m1/2) foi mais alto do que os valores obtidos pelos demais materiais avaliados. A literatura também reporta altos valores de tenacidade à fratura para a YZ, entre 4,4 e 9,4 MPa•m1/2 (Liu; Chen, 1991; Luthardt et al., 2002; Guazzato et al., 2004a; Tinschert et al., 2007; Yilmaz et al., 2007). No presente estudo, os materiais AL e IZ apresentaram valores de tenacidade semelhantes (3,6 MPa•m1/2). Esses resultados estão de acordo com os valores obtidos pelo fabricante para o sistema AL. Entretanto, estudos demonstraram uma grande variação em relação aos resultados de tenacidade para a IZ, entre 3,0 e 6,2 MPa•m1/2 (Guazzato et al., 2002; Guazzato et al., 2004a; Tinschert et al., 2007; Yilmaz et al., 2007; Taskonak et al., 2008b). Os diferentes valores de tenacidade encontrados na literatura podem estar relacionados com as metodologias de ensaio utilizadas, entre elas estão os testes: a) fratura por
indentação (identation fracture -IF), b) identation strength (IS), c) surface crack in flexure (SCF).
No método de IF, trincas radiais são geradas na superfície do corpo-de-prova com uma indentação de dureza Vickers. O valor de tenacidade à fratura é obtido através da medida do tamanho da trinca de indentação. Uma desvantagem desse método é o alto coeficiente de variação (30-40%), relacionado à heterogeneidade da microestrutura das cerâmicas e às dificuldades em se fazer a medida correta do comprimento da trinca (Anstis et al., 1981). Além disso, a presença de SCG também pode influenciar os resultados (Rosentiel; Porter, 1989).
O teste IS envolve a introdução de um defeito por meio de indentação de dureza Vickers ou Knoop e fratura em um ensaio de flexão. O cálculo de KIc é
realizado utilizando-se as dimensões do corpo-de-prova, a carga de fratura, a dureza, o módulo de elasticidade e a carga de indentação (Chantikul et al., 1981). Entretanto, as tensões residuais induzidas pela indentação somam-se às tensões aplicadas à cerâmica, resultando em valores de resistência e tenacidade à fratura menores (Scherrer et al., 1999).
Pode-se obter uma boa estimativa da tenacidade à fratura utilizando análise fractográfica de corpos-de-prova de cerâmica (Scherrer et al., 1999). O teste SCF é realizado de maneira semelhante ao teste IS, em que um defeito é introduzido por meio de indentação de dureza Vickers e o corpo-de-prova é ensaiado em flexão. Entretanto, no teste SCF, a zona de tensão residual da indentação é removida antes do ensaio mecânico e as dimensões do defeito na superfície de fratura são mensuradas por meio de análise fractográfica (Petrovic et al., 1976a). A tenacidade é estimada com os valores de carga de fratura e tamanho do defeito crítico (c) (Scherrer et al., 1999). Essa metodologia é semelhante à utilizada no presente estudo. A principal diferença é que no presente estudo o defeito crítico teve origem em falhas naturais do material, não em uma falha controlada. Ambas as metodologias são baseadas em um sólido conhecimento de fractografia e da mecânica de fratura e a tenacidade à fratura é calculada levando-se em conta o tamanho do defeito medido em um nível microestrutural (Petrovic et al., 1976b).
A precisão da estimativa da tenacidade depende da facilidade de medição do defeito, que está relacionada com a microestrutura de material e a experiência e interpretação do examinador (Scherrer et al., 1999). No presente trabalho, materiais com diferentes microestruturas foram analisados e as medidas foram realizadas por
um único observador. O coeficiente de variação dos valores de tenacidade para os materiais de infra-estrutura foi baixo, entre 4 a 6%. Esse resultado é semelhante ao coeficiente de variação reportado na literatura e indica que os valores de tenacidade foram consistentes e reprodutíveis (Quinn et al., 1994; Scherrer et al., 1999). Para as porcelanas, esse coeficiente foi um pouco mais alto, entre 18 e 21%, refletindo uma maior dificuldade de determinação do tamanho de defeito crítico relacionada com a microestrutura desses materiais. Um fator que favorece essa metodologia é que a precisão na determinação do tamanho do defeito crítico tem pequena influência nos valores de tenacidade à fratura. Um erro relativo de 10% no tamanho da trinca é reduzido a uma alteraçao de 5% ou menos na tenacidade calculada. A tenacidade à fratura é mais sensível à precisão na medida da tensão de fratura (Scherrer et al., 1999).
Com relação às porcelanas, a literatura reporta um tendência à aumento da tenacidade à fratura com o aumento do conteúdo de leucita. Estudos observaram que a trinca sofre deflexão ao encontrar um cristal de leucita e a alteração na direção de propagação resulta em diminuição no fator de intensidade de tensão na ponta da trinca. O desvio da trinca ocorre por ação de campos de tensão de tração e compressão que são induzidos na interface entre a matriz vítrea e a leucita durante o resfriamento do material por causa da diferença de CTE entre as duas fases (Cesar et al., 2005; Yoshimura et al., 2005). Entretanto, esse comportamento não foi observado no presente estudo, em que a porcelana vítrea (VM7) e a porcelana reforçada com leucita (VM9) apresentaram valor semelhante de KIc (0,7 MPa•m1/2).
Esse resultado pode estar relacionado com a baixa fração volumétrica de leucita encontrada na porcelana VM9, aproximadamente 4,6%. Cesar et al. (2005) reportaram aumento significativo nos valores de tenacidade à fratura para porcelanas com conteúdo de leucita superior a 15%. O material com conteúdo de leucita semelhante ao encontrado no presente estudo, ao redor de 6%, apresentou valor de tenacidade semelhante às porcelanas vítreas (entre 0,7 e 0,8 MPa•m1/2).
No presente estudo, a tenacidade foi estimada utilizando os dados de resistência à flexão em três pontos e tamanho de defeito crítico dos corpos-de-prova monolíticos testados com diferentes taxas de tensão. Os valores de tenacidade foram semelhantes em todas as taxas de tensão indicando que a tenacidade à fratura é uma propriedade intrínseca do material que não depende das variáveis experimentais (Della Bona, 2009). Esses resultados estão de acordo com um estudo
de Taskonak et al. (2008b) que avaliaram a tenacidade à fratura de materiais cerâmicos (IZ e porcelana) com a mesma metodologia utilizada no presente estudo. Para a porcelana, os autores compararam os valores de tenacidade obtidos através da mensuração de falhas naturais e de falhas controladas (indentação Vickers) e encontraram resultados semelhantes, validando a metodologia utilizada no presente estudo. Relataram para a porcelana um valor médio de tenacidade à fratura (ao redor de 0,65 MPa•m1/2) semelhantes ao obtido para a VM7 e a VM9. Por outro lado, encontraram um valor médio de KIc significativamente maior para a IZ,
aproximadamente 5,0 MPa•m1/2 e foram identificadas falhas internas e de canto para a IZ, que não foram observadas no presente estudo, indicando diferentes populações de defeitos para um mesmo material.
6.6 EFEITO DA CONFIGURAÇÃO DO CORPO-DE-PROVA NA RESISTÊNCIA À