Ceramicos

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Estrutura e Propriedades dos Materiais

Estrutura Cristalina em Materiais Cerâmicos

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ESTRUTURA CRISTALINA EM MATERIAIS CERÂMICOS

5.1

Introdução
A etimologia da palavra cerâmica se origina do termo grego keramiké, e na Grécia

antiga o oleiro era chamado “kerameus”, e “keramos” era o nome dado tanto à argila,
como ao produto manufaturado (PILEGGI, 1958, apud WENDT, 2001).Cerâmica pode ser definida como o conjunto de atividades destinadas à elaboração
de toda a espécie de objetos, com barros de qualquer classe, decorados ou não, utilizandose a propriedade que possui a argila de se moldar facilmente no estado de barro cru
(úmido), adquirindo dureza à medida que avança a sua secagem ou por efeito da cozedura.
Embora mantendo o seu significado original, a palavra“cerâmica” designa,
atualmente, um dos grandes grupos de materiais utilizados em engenharia, englobando as
cerâmicas finas, os cimentos, as cerâmicas vítreas (porcelanas e refratários) e os vidros.
Na fabricação dos materiais cerâmicos ou cerâmicas, os insumos são submetidos a
altas temperaturas, resultando em reações termoquímicas que produzem as ligações
atômicas no material.
Os materiais cerâmicossão conhecidos por representarem uma classe de materiais
com elevada dureza, alta fragilidade e resistência a temperaturas elevadas, conforme
mostram as Tabelas 5.1 e 5.2.
Tabela 5.1 – Temperatura de fusão para vários materiais
cerâmicos
Temperatura de fusão
Material cerâmico
(°C)
Alumina (Al2O3)
2000
2732
Nitreto de boro (BN)
Carbeto de silício (SiC)
2700
Diamante
~ 3550
Mulita(3Al2O3-2SiO2)
1810
1840
Óxido de titânio (TiO2)
2700
Zircônia (ZrO2)
Carbeto de titânio (TiC)
3120
Óxido de magnésio (MgO)
2798
Sílica (SiO2)
1715
Carbeto de háfnio (HfC)
4150
Carbeto de boro (B4C)
2450
Fontes: CARAM, 2006; ASKELAND & PHULÉ, 2003

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Tabela 5.2 – Resistência à flexão e módulo de elasticidade para vários materiais
cerâmicos.
Resistência à flexão
Módulo de elasticidade
Material cerâmico
(MPa)
(GPa)
Nitreto de silício (Si3N4)
70-100
304
Zircônia (ZrO2)
200
634
Carbeto de silício (SiC)
552-862
430
Alumina (Al2O3)
275-550
393
Cerâmica vítrea
120
241
Mulita (3Al2O3-2SiO2)
185
145
Spinel(Mg Al2O3)
110-245
260
Sílica (SiO2)
110
73
Óxido de magnésio (MgO)
105
225
Fontes: CARAM, 2006; ASKELAND & PHULÉ, 2003
Essas características estão diretamente ligadas à natureza das ligações e arranjos que
os átomos dos materiais cerâmicos exibem. Esses materiais são definidos como substâncias
inorgânicas e não-metálicas, e são constituídos por elementos metálicos e não-metálicos,unidos por meio de ligações iônicas ou covalentes. A Figura 5.1 ilustra a contribuição
relativa de diversos tipos de ligações para as quatro categorias fundamentais de materiais
de engenharia.

Covalente
Semicondutores
Metais

Polímeros

Secundária

Metálica

Cerâmicas e vidros
Iônica

Figura 5.1 - Tetraedro representativo da contribuição dos diversos tipos de ligações
para osmateriais de engenharia.
Comparativamente aos metais, os materiais cerâmicos apresentam as seguintes
características:
• São péssimos transmissores de calor e eletricidade;

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• São resistentes à compressão (os metais têm melhor resistência àtração);
• São química e termicamente mais estáveis;
• Exibem número elevado de fases (normalmente, os materiais metálicos são monofásicos
ou bifásicos);
• Possuem alta fragilidade (o processo de deslizamento de planos atômicos é mais difícil
que nos metais).
Em comparação aos polímeros, os materiais cerâmicos têm estabilidade térmica
superior e resistência mecânica muito maior;...
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