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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA II (EM307)
2º Semestre 2005/06

1. Materiais Cerâmicos

F. Jorge Lino Alves

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falves@fe.up.pt, www.fe.up.pt/~falves

Resumo
1. MATERIAIS CERÂMICOS – Cerâmicos Tradicionais e de Engenharia (técnicos) – Vidros. – Dureza, módulo, densidade, resistência, tenacidade, temperatura de fusão, coeficiente de expansão térmica, calor específico, condutividadetérmica, etc.

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MATERIAIS
1. 2. 3. Cristalinos (cerâmicos) Amorfos (vidros) Parcialmente cristalinos (vidros cerâmicos), cristais numa matriz vítrea

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MATERIAIS CERÂMICOS

Materiais inorgânicos, não metálicos constituídos por elementos metálicos e não metálicos juntos por ligações iónicas e/ou covalentes.Duros eefrágeis Duros frágeis

- Óxidos - Silicatos - Carbonetos - Nitretos - etc.

• Baixa condutibilidade eléctrica e térmica • Elevada temperatura de fusão • Elevada estabilidade química

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Propriedades dos materiais cerâmicos dependem de:
1. Tipo de ligação (elevadas forças interatómicas) temperatura de fusão elevada dureza elevada elevadaestabilidade química rigidez elevada (E) resistência à deformação plástica a baixa e altas temperaturas baixa tenacidade

2. Ausência de electrões livres baixa condutividade térmica e eléctrica transparência (em monocristais ou secções finas de pluricristais)

3. Condução iónica a temperatura elevada (difusão) mobilidade do catião (+) >> mobilidade do anião (-)

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1.1. CERÂMICOS TRADICIONAIS
Esta classe é geralmente composta por principalmente por silicatos: porcelanas, faianças, vidros e cimentos

ARGILA (silicatos de alumínio hidratado - caulinite Al2O3.2SiO2.2H2O) (40% Al2O3, 46% SiO2 e 14% H2O) (+TiO2, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O e K2O) - Moldabilidade • Porcelana (argila, sílica e feldspato (K2O. Al2O3.6SiO2)) Sílica (SiO2) - Refractariedadee Tf Feldspato (K2O. Al2O3.6SiO2) - Liga os diversos constituintes e Aplicações: Tijolos, telhas, louça, jarros

Tf

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• Possuem ciclos de cozedura extremamente longos, para eliminar a água e reduzir as probabilidades de fissuração por choque térmico. • Ocorrem elevadas contracções.

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Estruturasheterogéneas

EXEMPLO (moldações cerâmicas para fundição ou termoformação de vidro) Matéria-prima • partículas grandes de molochite (mistura de mulite (3Al2O3.2SiO2) e sílica amorfa) • partículas arredondadas de zircão (ZrSiO4) • partículas ligadas por uma rede tridimensional de sílica (silicato de etilo hidrolisado) • elevada porosidade

zircão

molochite

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falves@fe.up.pt, www.fe.up.pt/~falves Composição Química
• 15% (zircão) silicato de zircónio (-325 mesh) • 40% silicato de zircónio (-200 mesh) • 15% silicato de zircónio (areia) (100-120 mesh) • 20% molochite (55% mulite-3Al2O3.2SiO2, 45% sílica amorfa) (30-80 mesh) • 10% molochite (16-35 mesh)

Processamento
1. Mistura dos pós com silicato de etilo hidrolisado 2. Adição do catalisador 3. Vazamento da barbotina 4. Controlartempo de gel e parar a reacção 5. Desmoldar 6. Queima 7. Sinterização

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ARGILA
Matéria-prima que provém da decomposição, ao longo de milhões de anos, de rochas feldspáticas, muito abundantes na crosta terrestre. Esta decomposição deve-se principalmente à acção da água, que actua sobre as rochas como um poderoso agente abrasivo, dissolvendo os materiaissolúveis e depositando-os.

Primárias
Formam-se no seu próprio lugar de origem – a rocha mãe – onde se encontram mais protegidas dos agentes atmosféricos. Caracterizam-se por partículas grossas e uma coloração mais clara. São pouco plásticas mas de grande pureza, possuindo um alto nível de fusão (caulino).

Secundárias ou sedimentares
São aquelas que foram transportadas para longe da...