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Ciência e Tecnologia Dos Materiais I - Cerâmicos
Ciência e Tecnologia Dos Materiais I - Cerâmicos
Ciência e Tecnologia Dos Materiais I - Cerâmicos
Centro Universitário
SENAI Santa Catarina
Centro Universitário SENAI Santa Catarina
IMPORTÂNCIA RELATIVA DOS MATERIAIS
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Vídeo
• Vídeo
“O QUE TODO ENGENHEIRO DEVE SABER SOBRE ENGENHARIA DE
MATERIAIS”
https://www.youtube.com/watch?v=jIgQ2VVJY5M&feature=youtu.be
Características básicas:
✓ Isolantes elétricos e térmicos
✓ Refratários (alto ponto de fusão e
estabilidade térmica)
✓ Frágeis
✓ Podem ser transparentes
CERÂMICAS
Cerâmicas na Tabela Periódica
Por definição, cerâmicos são materiais inorgânicos e não metálicos, que possuem
em sua composição elementos metálicos e não metálicos, podendo ser materiais cristalinos
ou semicristalinos.
Para entendermos melhor um material cerâmico, vamos pegar um exemplo clássico
o alumínio (Al).
O alumínio é um material metálico comum, porém em contato com oxigênio dor
próprio ar atmosférico, ele sofre uma reação de oxidação, formando assim o óxido de
alumínio (Al2O3), um material cerâmico.
Este óxido possui características comuns aos materiais cerâmicos, como
estabilidade química à diversos meios, elevada temperatura de fusão, 660 °C para o
alumínio metálico enquanto o óxido de alumínio possui uma temperatura de fusão de 2020
°C. Extremamente duro e frágil.
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Materiais para construção mecânica e tratamento térmico
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CLASSIFICAÇÃO DAS CERÂMICAS
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CERÂMICAS TRADICIONAIS
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CERÂMICA BRANCA
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CERÂMICAS VERMELHAS
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
Trazendo essa definição para os materiais, podemos dizer que o material refratário é
aquele que mantém suas propriedades mesmo a altas temperaturas, ou seja, ele mantém, não
se funde nem se decompõe a elevadas temperaturas (caraterísticas físicas) e ainda se
mantém não reativo (características químicas).
Diante disso, podemos dizer que um material refratário precisa apresentar resistência a altas
temperaturas e manter sua inércia química. Outra característica importante, que é muito desejada
em materiais refratários, é o seu isolamento térmico, uma vez que sua aplicação se dá a elevadas
temperaturas, é interessante que ele possua a capacidade de reter a energia em forma de calor
dentro de um sistema, dificultando a troca de energia térmica com o meio externo.
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
• 70% das aplicações na produção de metais.
• 50% na fabricação do aço.
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
CLASSIFICAÇÃO:
CRITÉRIOS:
• matéria-prima:argilosos e não-argilosos
• composição química: alta-alumina, magnesíticos
• natureza química: básicos (MgO), ácidos (SiO2), neutros
muito usada na metalurgia:
escórias básicas atacam refratários ácidos e vice-versa--neutros: imune aos dois tipos de
escórias(cromita, forsteritae carbono)
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
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CERÂMICAS REFRATÁRIAS
• isolantes térmicos:
Os produtos incluídos nessa classificação podem ser:
• isolantes térmicos não refratários, incluindo produtos como
vermiculitaexpandida, sílica diatomácea, diatomito, silicato de cálcio, lã de vidro e
lã de rocha, que podem ser utilizados, a temperaturas de até 1100 °C;
• fibras ou lãs cerâmicas que apresentam composições tais como sílica, sílica-
alumina, alumina e zircônia e que, dependendo do tipo, podem chegar a
temperaturas de até 2000 °C ou mais;
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APLICAÇÕES DE REFRATÁRIOS
Indústria de vidro
Temperatura típica de operação ~ 1600 °C
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APLICAÇÕES DE REFRATÁRIOS
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APLICAÇÕES DE REFRATÁRIOS
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CLASSIFICAÇÃO DAS CERÂMICAS
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
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CRISTALINIDADE
Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade
na qual os átomos ou íons se dispõem em relação à seus vizinhos.
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CRISTALINIDADE
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CRISTALINIDADE
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ESTRUTURA CRISTALINA
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ESTRUTURA CRISTALINA
CRISTALINIDADE
Difração de raios X
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CRISTALINIDADE
Difração de raios X
Cerâmica com Fase Vítrea
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VIDROS
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VITROCERÂMICOS
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EXERCÍCIOS
1. Você aprendeu que os materiais evoluíram com a humanidade ao passar 2. Estudamos a importância dos materiais no desenvolvimento
da humanidade. Podemos dividir esses materiais em metálicos
dos anos, devido aos avanços tecnológicos. Hoje, é comum apresentá-los em e não metálicos. Nesse contexto, assinale a alternativa
quatro grandes classes. Com base nessa classificação, temos os materiais CORRETA:
cerâmicos. Em relação aos materiais cerâmicos, assinale V para as
a) ( ) Materiais metálicos apresentam tipicamente um
alternativas verdadeiras e F para as alternativas falsas comportamento de elevada resistência mecânica e elevada
(_) Materiais cerâmicos são excelentes condutores térmicos. fragilidade, por isso são comumente aplicados como materiais
(_) Trata-se de um material dúctil porém e resistente à altas temperaturas. para construção mecânica.
(_) São normalmente ótimos isolantes térmicos e resistentes à altas b) ( ) Os materiais podem ser divididos em materiais metálicos
temperaturas. e não metálicos, sendo que a maioria dos elementos presentes
(_) São materiais frágeis e inertes quimicamente. na tabela periódica são não metálicos.
(_) Um típico material cerâmico é resistente mecanicamente e deformável c) ( ) Os materiais cerâmicos são geralmente formados por
plasticamente. óxidos. Eles são aplicados na fabricação de ferramentas de
Agora assinale a alternativa correta. corte devido a sua elevada dureza, resistência ao impacto e
isolação térmica.
( ) V – F – F – F – V.
( ) F – V – F – V – F. d) ( ) O comportamento tipicamente dúctil aliado a uma boa
resistência mecânica e uma ampla faixa de pontos de fusão,
( ) F – V – V – F – V.
são características dos materiais metálicos.
( ) V – F – V – V – F.
3. Um material cerâmico é semelhante, a nível atômico, à um material metálico, pois tratam-se de materiais cristalinos, com a diferença que o tipo de
ligação iônica presente em um material cerâmico permite à ele algumas propriedades, como resistência à altas temperaturas, elevada dureza e
inércia química superior aos materiais metálicos. Mesmo apesar disso, explique porque os materiais cerâmicos não são utilizados em motores à
combustão, por exemplo, no lugar dos materiais metálicos.
4. A composição química e a porosidade são importantes variáveis em materiais cerâmicos refratários. Explique de que forma o aumento ou
diminuição da porosidade pode afetar as propriedades dos materiais refratários.
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ATIVIDADE COMPLEMENTAR
Texto:
Materiais de Importância – Recipientes para Bebidas Carbonatadas
W.D.Callister, Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução, LTC, 8ª ed.
Páginas 8 e 9 para a próxima aula.
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MUITO OBRIGADO!
henrique.g.pereira@edu.sc.senai.br
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UNISENAI: Rua São Paulo, 1147 Bloco Faculdade - Victor Konder, Blumenau - SC, 89012-001