Materiais compositos

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17/03/2013

• Tecnologias modernas exigem materiais com
combinações incomuns de propriedades que não podem
ser atendidas pelas ligas metálicas, cerâmicas e
materiais poliméricos convencionais.
• Exemplo: Materiais com baixa densidade mas fortes e
rígidos, resistentes à abrasão e ao impacto e que não
corroam.

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17/03/2013

• Material multifásico
• A madeira é um
possuindo proporções
compósitonatural:
significativas das
• Fibra de celulose
propriedades de cada
flexíveis e resistentes
uma das fases
• Lignina, resina mais
conseguindo-se uma
rígida que mantém as
melhor combinação
fibras unidas
de propriedades.

Características gerais de um compósito
• Um compósito
industrial consiste em
um material
artificialmente
multifásico onde as
fases devem ser
quimicamente
diferentes, separadas
poruma interface

• Logo todo material
compósito apresenta
duas fases:
• FASE MATRIZ: É
contínua e envolve a
fase dispersa
• FASE DISPERSA

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17/03/2013

Propriedades de um compósito
dependem:
• Propriedades das fases constituintes
• Das quantidades relativas das fases constituintes
• Da geometria da fase dispersa

Tipos de compósitos
• 3 tipos de
compósitos
• Reforçados com
partículas
• Reforçadoscom
fibras
• Estrutural

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17/03/2013

Compósitos reforçados com partículas
• Características gerais:
• Em geral a fase particulada é mais dura e mais rígida
que a matriz.
• A matriz transfere parte da tensão aplicada às partículas
que suportam uma fração da carga
• Diâmetro das partículas de 0,01 µm até 0,1µm para
dispersões com partículas pequenas.

Compósitos com partículas






•Concreto:
Cimento-matriz
Areia e brita- particulados
Cermetos (metais +
cerâmicas):
WC + Co (Carbeto de
tungstênio+cobalto:
micrografia ao lado) ou Ni
TiC + Co ou Ni
Dureza(cerâmico) +
tenacidade(metal)

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17/03/2013

Compósitos com partículas
Elastômeros e plásticos:
• São reforçados com
partículas de NEGRO DE
FUMO.
• NEGRO DE FUMO:
Queima do gás natural ou
óleo gera partículas de
carbono quemelhora a
resistência, tenacidade e
dureza dos polímeros
• Ex: Pneus

Compósitos reforçados com fibras
• Em geral deseja-se nesses materiais alta
resistência, tenacidade e rigidez em
relação ao seu peso.

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17/03/2013

Tipos de compósitos reforçados com
fibras.
Compósito reforçado
com fibras:


Continuo e alinhado (Fig.
(a) ao lado) boa melhora
na resistência



Descontínuo (curto) :
Fibra curtapouca
melhora na resistência.



Alinhado (Fig. (b) ao
lado)



Orientado aleatoriamente
(Fig. (c) ao lado)

Comportamento mecânico de um compósito
reforçado com fibras. Curvas tensão- deformação

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17/03/2013

Exemplos de fibras:
• De vidro
• De carbono
• De aramida

Exemplos de matrizes:
• Em geral metais ou
polímeros, pois se
deseja alguma
ductilidade da matriz, e
as fibras já são frágeis,mas pode ser cerâmicas
também (matriz frágil e
fibras frágeis)

Resistências à tração na direção
longitudinal e transversal às fibras

Kevlar: fibra sintética de aramida muito resistente e leve

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17/03/2013

Compósitos com matriz de polímero


Com fibra de vidro: Diâmetro da fibra de 3 a 20 µm (pisos industriais
recipientes para armazenamento tubulações)



Com fibra de carbono: (equipamentosesportivos, componentes
estruturais de aeronaves, Hélice de helicóptero)



Com fibra de aramida: Nomes comerciais Kevlar e Nomex + epóxi
ou poliéster. (Cordas,coletes a prova de bala, carcaça de mísseis,
substituição do amianto em freios, embreagem gaxetas etc.)

Compósitos de matriz metálica








Resiste à temperaturas
mais altas que com
matriz polimérica.
MATRIZ:
Superligas: (a base deNiquel, Cobalto,
Molibdênio.
Ligas de alumínio
Ligas de magnésio
Ligas de titânio
Ligas de cobre

FIBRAS: (entre 10 e
60% em volume)
• DE CARBONO
• DE CARBETO DE
SILÍCIO SiC.
• DE ALUMINA
(PARTICULADOS EM
GERAL)

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17/03/2013

Compósitos carbono - carbono
• Um dos materiais mais avançados e promissores em
engenharia é o compósito de MATRIZ DE CARBONO
com reforço de FIBRA DE CARBONO.
• Grande...
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