Ciencia material

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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais

MATERIAIS CERÂMICOS

PMT 2100 - Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia 2º semestre de 2005

Roteiro da Aula
• Materiais Cerâmicos : principais propriedades e produtos • Estrutura
– Materiais cristalinos e amorfos – Defeitos

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• Classificação dos Materiais Cerâmicos •Vidros
– Características e processamento – Têmpera

• Materiais Cerâmicos Cristalinos
– – – – Conformação Secagem Queima Microestrutura

• Cerâmicas de Alto Desempenho.
PMT 2100 - Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia - 2005

Materiais Cerâmicos
• A característica comum a estes materiais é serem constituídos de elementos metálicos e elementos não metálicos, ligados porligações de caráter misto, iônico-covalente . Os materiais cerâmicos apresentam alto ponto de fusão. São geralmente isolantes elétricos, embora possam existir materiais cerâmicos semicondutoras, condutores e até mesmo supercondutores (estes dois últimos, em faixas específicas de temperatura). São comumente estáveis sob condições ambientais severas. Os materiais cerâmicos são geralmente duros e frágeis.Os principais materiais cerâmicos são: – Materiais Cerâmicos Tradicionais : cerâmicas estruturais, louças, refratários (provenientes de matérias primas argilosas). – Vidros e Vitro-Cerâmicas. – Abrasivos. – Cimentos. – Cerâmicas “Avançadas” : aplicações eletro-eletrônicas, térmicas, mecânicas, ópticas, químicas, bio-médicas.

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Estrutura dos Materiais Cerâmicos
Cerâmicas Cristalinas
• Em geral, a estrutura cristalina dos materiais cerâmicos é mais complexa que a dos metais, uma vez que eles são compostos pelo menos por dois elementos, em que cada tipo de átomo ocupa posições determinadas no reticulado cristalino.

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Vidros (Cerâmicas Não-Cristalinas)

Exemplo : Titanato de Bário (BaTiO3)Material Piezoelétrico Estrutura tipo Am BnXp

Estrutura dos Materiais Cerâmicos - Defeitos

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Cátion intersticial

Defeito de Schottky

Lacuna aniônica

Lacuna catiônica

Defeito de Frenkel

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Classificação dos Materiais Cerâmicos Baseada na Aplicação

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Vidros
• Principal tipo de vidro : vidro desílica
– Sólido não cristalino • que apresenta apenas ordenação atômica de curto alcance.

• Composição Química
– Principal óxido: SiO 2 ; outros óxidos: CaO, Na2O, K2O e Al2O3.

• Material muito comum na vida cotidiana
– Exemplos: embalagens, janelas, lentes, fibra de vidro.

• Os produtos de vidro são conformados (moldados) a quente, quando o material está “fundido” (apresentando-secomo um material de elevada viscosidade, que pode ser deformado plasticamente sem se romper).

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Tipos de vidros
tipo de vidro sílica fundida 96% de sílica (Vycor) borosilicatos (Pyrex) embalagem 74 16 5 1 4 MgO 81 3,5 2,5 13,0 resistente ao choque térmico e ao ataque químico - artigos de cozinha baixo ponto de fusão,facilmente moldado, durável fibra de vidro vidro óptico (flint) 54 1 37PbO 8 K2O 55 16 15 14 4 MgO facilmente transformado em fibras- compositos polímeros - fibras de vidro facilmente fabricado, resistente ao choque térmico, artigos de cozinha 96 4 SiO2 > 99,5 composição (% em massa) Na2O CaO Al2O 3 B2O 3 outros alta temperatura de fusão, baixo coeficiente de expansão térmica (resistente ao choquetérmico) resistente ao choque térmico e ao ataque químico - material de laboratório características e aplicações

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Propriedades dos Vidros

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• Não ocorre cristalização (ordenação dos íons em uma estrutura cristalina) durante o resfriamento. • Quando o líquido é resfriado, aumenta a sua viscosidade (e diminui o seu...
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