Materiais Mecânicos Ceramica

Trabalho De materiais ceramicos

Introdução:

Neste trabalho apresentaremos um conjunto de pesquisas a respeito dos materias cerâmicos, apresentando suas principais propriedades, aplicações, classificações e métodos de obtenção.

Cerâmicos são materiais inorgânicos e não-metálicos que consistem em compostos que são formados entre elementos metálicos e não-metálicos, para os quais as ligações interatômicas ou são totalmente iônicas ou são predominantemente iônicas com alguma natureza covalente.

O termo cerâmica vem da palavra grega “keramitos”, que significa matéria prima queimada, indicando que as propriedades desejáveis desses materiais são normalmente atingidas através de um processo de tratamento térmico a alta temperatura conhecido por ignição. Foi durante o Neolítico, fase do desenvolvimento técnico das sociedades humanas, que a cerâmica foi inventada.

Características:

• A característica comum a estes materiais é serem constituídos de elementos metálicos e elementos não metálicos, ligados por ligações de caráter misto, iônico-covalente;

• Os materiais cerâmicos apresentam alto ponto de fusão;

• São de natureza cristalina, porém como o número de elétrons livres é pequeno, sua condutibilidade elétrica é nula ou muito pequena, 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 (possuem grande resistencia ao ataque químico);

• A densidade é comparavel à dos grupos de metais leves, variando de 2 a 3 g/cm³;

• Os materiais cerâmicos são geralmente duros e frágeis;

• Sua resistencia a tração é baixa. Sua resistencia a compressão é muito mais elevada, cinco a dez vezes maior que a resitencia a tração;

• 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

Estrutura dos materias 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. Ao contrário de outros materias cerâmicos, o vidro é uma substância não-cristalina.

Produção:

As técnicas de produção de materias cerâmicos assemelhan-se muito à técnica da metalurgia do pó. As principais etapas de fabricação são as seguintes:

• Preparação dos ingredientes para conformação. Esses ingredientes estão geralmente na forma de particulas de pó. A mistura é feita seca ou úmida;

• Conformação, a qual pode ser feita no estado líquido, semilíquido ou úmido ou sólido, nas condições fria ou quente.

No caso líquido, prepara-se uma espécie de lama que é vasada em moldes porosos (de gesso), os quais absorvem o líquido, deixando uma camada de material sólido na superfície do molde. Como ocorre contração, mais lama é adicionada até obter-se a forma desejada.

Por esse método, podem-se produzir peças circulares, mediante a rotação dos moldes, como na fundição por centrifugação.

Nos casos semilíquido ou sólido utiliza-se conformação por pressão. A conformação sólida (com teor de umidade até 5%) é empregada para a fabricação de isoladores elétricos, certos tipos de refratários e peças cerâmicas para indústria eletrônica. A pressão utilizada é elevada e os moldes são metálicos.

Na corformação semilíquida ou úmida, com teores de água que podem chegar a 20%, as pressões são ainda mais baixas e os moldes de menos custo.

Emprega-se ainda o processo de compressão isostática, para a produção de óxidos cerâmicos de alta qualidade, em peças como isoladores de velas de ignição.

Outro processo relativamente recente é a compressão a quente, que permite obter peças de alta densidade e de melhores propriedades mecânicas.

A confromação pode ser ainda feita por extrusão, processo que possibilita a fabricação de produtos cerâmicos de argila, como tijolos e telhas;

• Secagem e cozimento, para remoção de água e obtenção da resistencia final necessária.

A secagem deve ser muito cuidadosa, porque excessiva secagem pode resultar em rápida contração que leva a empenamento e mesmo fissuração.

As peças de cerâmica de baixo custo e menos responsabilidade são geralmente deixadas secar em ambiente normal, protegido contra as intempéries.

Esse problema de secagem não existe no caso de peças de qualidade, pois as mesmas são geralmente produzidas a partir de pós secos.

O cozimento ou sinterização é levado a efeito a temperaturas que variam de acordo com a composição do material e das propriedades finais desejadas.

A temperatura máxima do processo é chamada temperatura de amadurecimento.

As peças refretárias e eletrônicas são cozidas a temperaturas que podem ultrapassar 1650°C, para obter-se a vitrificação e as ligações finais necessárias.

As ligações obtidas em refratários de alta qualidade são de natureza cristalina, em vez de vidrosa;

• Queima das peças após secagem;

• Acabamento final (quando necessário).

Tipos de materiais cerâmicos:

O número de materias cerâmicos utilizados na indústria é muito grande, sobretudo como refratário e em aplicações de resistencia ao desgaste, aplicações na indústria química e elétrica.

Recentemente vários tipos mais sofisticados foram deselvolvidos para empregos em condições