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    ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

    Departamento de Engenharia Metalrgica e de Materiais

    PMT 3100 - Fundamentos de Cincia e Engenharia dos Materiais2 semestre de 2014

    Estrutura e processamento de materiais cermicos

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    ROTEIRO

    Materiais Cermicos: principais propriedades e produtos

    Classificao dos Materiais Cermicos

    Estrutura

    Materiais cristalinos e amorfos Vidros

    Caractersticas e processamento Tmpera Materiais Cermicos Cristalinos

    Conformao

    Secagem Queima Microestrutura

    Cermicas de Alto Desempenho.

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    * IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D.

    McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).

    MEV da dentina: 70% HA.

    Cabo de fibra tica. Freios cermicosreforados com fibra

    carbono (em vermelho).

    Modelo de slica (laranja)nanoestruturada, paraliberao controlada de

    medicamento.

    MATERIAISCERMICOS

    So materiais rgidos que consistem de uma rede tridimensional

    infinita de gros cristalinos sinterizados, compreendendo metaisligados a carbono, nitrognio ou oxignio.*

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    A organizao de certificao Sociedade Americana para Testes e Materiais

    [American Society for Testing and Materials (ASTM)] d a seguinte definio

    para os materiais cermicos:*

    Produto cermico um artigo tendo um corpo vitrificado ou no, de

    estrutura cristalina ou parcialmente cristalina ou de vidro, cujo corpo

    produzido a partir de substncias essencialmente inorgnicas, no

    metlicas, podendo serformado a partir de uma massa fundida a qual

    solidifica ao resfriar ou formado e maturado simultaneamente ousubsequentemente pela ao do calor

    Ceram ic art icle an article having a glazed or unglazed body of crystalline

    or partly crystalline structure, or of glass, which body is produced from

    essentially inorganic, nonmetallic substances and either is formed from amolten mass which solidifies on cooling, or is formed and simultaneously or

    subsequently matured by the action of the heat

    * ASTM C242, 2014, Standard Terminology of Ceramic Whitewares and Related Products,ASTM

    International, West Conshohocken, PA, 2003, DOI: 10.1520/C0242, www.astm.org.

    http://www.astm.org/http://www.astm.org/
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    5CARACTERSTICASTPICAS

    So constitudos de elementosmetlicose no-metlicos, ligadospor ligaes de carter misto, inico/covalente.

    Matria prima de custo relativamente baixo; Propriedades (p.ex. resistncia mecnica) desenvolvidas aps o

    aquecimento a altas temperaturas, devido as reaestermoqumicas;

    Dureza alta: resistncia abraso;

    Fragilidade alta (exceto ZrO2, estabilizado pelo Y2O3, que tenaz);

    Ponto de fuso elevado;

    Geralmente, so quimicamente estveissob condies ambientaisseveras.

    Bom isolante trmico (exceto o diamante que condutor) eeltrico*;

    Estrutura cristalina complexa;

    * Podem existir materiais cermicos semicondutores, condutores e at mesmo

    supercondutores; estes dois ltimos, em faixas especficas de temperatura.

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    Tradicional: so fabricadas pela mistura, moldagem

    e queima de minerais naturais, tais como: argila efeldspato.

    Avanada: na sua produo so usadas matrias

    primas naturais, purificadas, artificiais sintetizadas

    atravs de processos qumicos, e outros compostosde ocorrncia no natural.

    MATERIALCERMICO

    CLASSIFICAODOSMATERIAISCERMICOS

    CERMICA

    Silicatos(tijolos, telhas, loua)

    No silicatos

    xidos(Al2O3, MgO, Be2O3)

    No xidos(SiC, Si3N4, BN, B4C)

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    SETORESINDUSTRIAIS

    Cermica Vermelha: Compreende aqueles materiais com colorao

    avermelhada empregados na construo civil (tijolos,blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cermicos

    e argilas expandidas) e tambm utenslios de uso

    domstico e de adorno.

    Cermica Branca: Compreende materiais constitudos por um corpo brancoe, em geral, recobertos por uma camada vtrea

    transparente e incolor. Com o advento dos vidrados

    opacificados, muitos dos produtos passaram a ser

    fabricados, com matrias-primas com certo grau de

    impurezas, responsveis pela colorao, tais como: loua

    sanitria e de mesa, isoladores eltricos para alta e baixa

    tenso, cermica artstica, cermica tcnica com fins

    diversos (qumico, eltrico, trmico e mecnico).

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    Refratrios: Compreende vrios produtos que tm como finalidade suportar

    temperaturas elevadas nas condies especficas de processo e

    de operao dos equipamentos industriais, que em geralenvolvem esforos mecnicos, ataques qumicos, variaes

    bruscas de temperatura e outras solicitaes. Os produtos

    refratrios quanto matria-prima so os que se baseiam em

    slica, slico-aluminoso, aluminoso, mulita, magnesianocromtico,

    cromtico-magnesiano, carbeto de silcio, grafita, carbono,

    zircnia, zirconita, espinlio etc.

    Abrasivos: Por utilizarem matrias-primas e processos semelhantes aos da

    cermica, constituem-se num segmento industrial cermico. Entre

    os produtos mais conhecidos esto o xido de alumnioeletrofundido e o carbeto de silcio.

    Cermica Avanada: So produzidas a partir de matrias-primas sintticas de

    altssima pureza e por meio de processos rigorosamente

    controlados.

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    Isolantes Trmicos: Os produtos podem ser classificados em:

    Refratrios isolantes que se enquadram no segmento de

    refratrios;

    Isolantes trmicos no refratrios, tais como vermiculita

    expandida, slica diatomcea, diatomito, silicato de clcio, l de

    vidro e l de rocha, podendo ser utilizados at 1100 C em alguns

    casos; Fibras ou ls cermicas apresentam composies tais como

    slica, slica-alumina, alumina e zircnia, podendo chegar a

    temperaturas de utilizao de 2000 C ou mais.

    Vidro, Cimento e Cal: So trs importantes segmentos cermicos e que, por

    suas particularidades, so muitas vezes considerados

    parte da cermica.

    Revestimentos Cermicos: O corpo cermico compe-se de matrias-primas

    naturais, argilosas e no argilosas.

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    ALGUNSPRODUTOSABASEDEMATERIALCERMICO

    Tradicional Avanado

    Tijolos, Telhas, Vidros, Louas,Azulejos, Cimento, Refratrio.

    Joias, Pedras sintticas,Diamante artificial.

    Sensores, Semicondutores,Capacitores, Baterias.

    Dentes, Ossos artificiais,Prteses.

    Fibras ticas, Lmpadas,

    Monitores.Abrasivos, Polimento, Usinagem,Corte.

    Supercondutores, Componentespara sistemas nucleares.

    Motores, Turbinas, Compressores

    Aditivos para: Farmacuticos,Cosmticos, Papel, Tinta.

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    CONSTITUINTESCOMUNSDOSMATERIAISCERMICOS

    Tradicional

    Avanado

    Argila silicatos de alumnio como por exemplo4SiO2.2Al2O3.4H2O, com traos dos xidos: TiO2,

    Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O.

    Slica SiO2em quartzos, cristobalita e tridimita.

    Feldspato silicatos alcalinos como por exemplo KAlSi3O8.

    xidos: Al2O3, ZrO2

    Carbetos: SiC, WC

    Nitretos: Si3N4, BN

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    ESTRUTURADOSMATERIAISCERMICOS

    Em relao aos metais, os materiais cermicos apresentam organizaesdos tomos mais complexas. Em geral, isso se deve presena de um

    maior nmero de tipos de tomos, de tamanhos e eletronegatividades

    distintas, nas suas estruturas qumicas.

    As ligaes atmicas podem apresentar, em diversos nveis, caractersticas: Inicas: quando este carter prevalece 100%, as estruturas cristalinas

    so compostas por ons em vez de ser por tomos. So tipicamente

    compostos por ummetale um no metal com cargas eltricas diferentes.

    Covalentes: So compostos formados por dois no metais ou,ocasionalmente, por elementos puros.

    De um modo geral, as microestruturas so polifsicas

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    Composto eletronegatividade % inico % covalente

    MgO 2,3 73 27

    Al2O3 2,0 63 37

    SiO2 1,7 51 49

    Si3N4 1,2 30 70

    SiC 0,7 11 89

    Tabela. Correlao entre a diferena de eletronegatividade e carter da

    ligao nos materiais cermicos.

    % = 1 2

    4 100%Onde, x

    Ae x

    Bso respectivamente as eletronegatividades dos tomos A e B

    do composto AB.

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    O carter inico, ou covalente, define, em parte, o tipo de estrutura cristalinaque o material cermico exibir. Quando o carter inico predominante, os

    seguintes fatores so importantes na definio da sua estrutura cristalina:

    A razo entre os raios do ction (rC) e do nion (rA);

    Balano de cargas: = .

    ALGUNSTIPOSDEESTRUTURASQUMICAS

    AX: SiC, FeO, CaO,

    AmXp: CaF2, ZrO2, Fe2O3,

    AmBnXp: BaTiO3, MgAl2O4.

    Onde,A e B= ction e X= nion.

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    EXEMPLODEESTRUTURACRISTALINACOMPLEXA

    Cela unitria do corindom(alumina-alfa), mostrando

    apenas as posies catinicas

    Stio vazio

    on Al3+

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    DEFEITOSCRISTALINOS

    Os defeitos cristalinos observados nos metais, tambm, acontecem nosmateriais cermicos.

    A presena de tomos totalmente, ou parcialmente, ionizados, combinado

    com ligaes fortes e direcionais, impedem as movimentaes nos planos e

    direes cristalogrficas dentro destes planos.

    Os defeitos de Frenkel e Schottky no mudam a razo de ctions e nions; o

    composto estequiomtrico.

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    MICROESTRUTURADOSMATERIAISCERMICOSCRISTALINOS

    Na cermica cristalina, a microestrutura pode ser composta de vrios cristais

    com orientaes e tamanhos diferentes, ou os eixos cristalogrficos dos

    gros podem apresentar uma orientao preferencial dando origem a umatextura.

    Os contornos dos gros so mais complicados do que aqueles dos metais,

    pois, pode existir fases vtreas.

    A microestrutura definida por:

    Forma e arranjo de gros ou fases.

    Tamanho e frao em volume dos poros presentes.

    Gros

    Contornos de gro

    PorosMicro trincas

    Partculas ou gros de uma

    segunda fase (nas ligas)

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    IMAGEMDEMEV MOSTRANDOUMAMICROESTRUTURADEPORCELANA

    Poro

    Quartzo (trincado)

    Trinca

    FaseVtrea

    Mulita (em forma de agulhas),em uma matriz vtrea

    Fases alteradas(argilominerais, feldspato)

    Poro

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    CERMICASAMORFAS

    No h uma estrutura cristalina regular, ou seja, com os tomos dispostosde forma peridica, com a ordem de longo alcance.

    Apresentam ordem de curto alcance, cuja distncia depende do(s)

    tomo(s) de sua estrutura qumica.

    No existe simetria translacional.

    Os principais representantes desta categoria so os vidrosque podem ser

    obtidos por diferentes processos.

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    VIDRO- DEFINIES

    Operacional: Um vidro um slido obtido pelo resfriamento de uma faselquida (super resfriada). Ou seja, quando um lquido solidifica sem cristalizar.

    Estrutural: Um vidro um slido no cristalino. Estrutural mais ampla: Um vidro um slido no cristalino exibindo o

    fenmeno da transio vtrea.

    Transio vtrea (Tg): uma transio reversvel na qual um material fundido(lquido) super resfriado produz uma estrutura vtrea no resfriamento.

    faixa datransio vtrea

    TmTg

    Temperatura

    Volume

    cristalizao

    resfriamentorpido

    resfriamentolento

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    Adio de Na2O (na forma deNa2CO3) como modificador de rede.

    Adio de TiO2como intermedirio

    xidos tais como SiO2, B2O3, GeO2e P2O5so capazes de formar vidrose

    so chamados de formadores de redes. Isto se deve a relao entre os

    tomos de oxignio e o ction do xido que permite formar uma redetetradrica.

    Outros xidos so adicionados composio vtrea com funes ou de

    modificar a rede ou como substitutos do ction do xido principal

    (intermedirio).

    Si4+

    Na+

    O2-

    Si4+

    Ti4+

    O2-

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    FABRICAOEPROCESSAMENTODOSMATERIAISCERMICOS

    Um dos aspectos que define o processamento dos materiais cermicos atemperatura de processamento das matrias primas que so muito altas.

    A falta de plasticidade outro aspecto que direciona o tipo de processo para

    um determinado produto cermico.

    Devido a estas caractersticas, grande parte das cermicas fabricada apartir de ps prensados e queimados a altas temperaturas.

    As cermicas vtreas permitem outras alternativas.

    A argila mida hidroplstica, permitindo que seja conformada por meio de

    tcnicas simples. Quando a argila seca e queimada, forma-se uma fasevtrea, espalhando-se em torno das fases formadas, ligando-as.

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    Grande parte dos cermicos produzida a partir de pastas plsticas ou

    consolidao de ps cermicos.

    A conformao pode ser feita por: prensagem, torneamento, moldagem,

    laminao, extruso, injeo, colagem e sopro.

    A consolidao dos componentes granulados pode realizar-se em fase slida

    ou em fase slida e lquida. A porosidade residual das peas posteriormente

    reduzida por sinterizao a altas temperaturas ou, em certos casos, a altas

    temperaturas e presses.

    FABRICAOEPROCESSAMENTODOSMATERIAISCERMICOS

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    FABRICAOEPROCESSAMENTODOSMATERIAISCERMICOS

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    FASESPRINCIPAIS

    Os processos de fabricao podem diferir de acordo com o tipo de pea ou

    material desejado.

    De um modo geral eles compreendem as seguintes etapas para as

    cermicas cristalinas:

    Preparao da matria-prima e da massa;

    Formao das peas; Tratamento trmico; e,

    Acabamento.

    Alguns produtos so submetidos a esmaltao e decorao.

    Nas cermicas amorfas a etapa de tratamento trmico precede a formaoda pea.

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    Preparao da matria-prima e da massa

    As matrias-primas naturais so usadas nas cermicas tradicionais. Aps a

    minerao, os materiais devem ser beneficiados: desagregados ou modos,

    classificados de acordo com a granulometria e, as vezes, tambm purificadas. As matrias-primas sintticasgeralmente so fornecidas prontas para uso,

    necessitando apenas, em alguns casos, de um ajuste de granulometria.

    Os materiais cermicos geralmente so fabricados a partir da composio de

    duas ou mais matrias-primas, alm de aditivos e gua ou outro meio.

    Os diferentes tipos de massas so preparados de acordo com a tcnica a ser

    empregada para dar forma s peas e podem ser:

    Suspenso(barbotina) para obteno de peas em moldes de gesso ou

    resinas porosas;

    Massas secas ou semi secas, na forma granulada, para obteno de peaspor prensagem;

    Massas plsticas, para obteno de peas por extruso, seguida ou no detorneamento ou prensagem.

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    Colagem,

    Prensagem,Extruso e

    Torneamento

    FORMAODASPEAS

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    28COLAGEM

    Uma suspenso (barbotina) vazada num molde de gesso, ondepermanece at que a gua seja absorvida pelo gesso; enquanto isso, aspartculas slidas vo se acomodando na superfcie do molde, formando a

    parede da pea.

    O produto apresentar uma configurao externa que reproduz a forma

    interna do molde de gesso.

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    PRENSAGEM

    Utiliza-se sempre que possvel massas granuladas e com baixo de teor de

    umidade.

    Tipos de prensa utilizados:

    Uniaxial: so carregadas com um volume pr -ajustado de massacermica, na qual aplicada uma presso (geralmente de cima paraabaixo) por pistes, dirigidos pela ao de um dispositivo mecnico e

    ajudados por volantes; Isosttica: promove uma prensagem uniforme em toda a superfcie,

    exigida em alguns produtos de alta qualidade com densidade uniforme.

    Os moldes da borracha so enchidos com a massa cermica que, emseguida, submetida a uma presso isosttica elevada, moldando o

    objeto.

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    PRENSAISOSTTICA

    PRENSAUNIAXIAL

    P paraprensagem

    Fluidopressurizado

    Moldeflexvel

    Enchimentoda matriz

    Compactao Ejeo

    Matriz

    P

    Pistosuperior

    Materialverde

    1 2

    3Pistoinferior

    1 2 3

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    EXTRUSO

    A massa plstica colocada numa extrusora onde compactada e forada

    por um pisto, ou eixo helicoidal, atravs de um bocal com determinado

    formato, seguindo-se o corte do extrudado. Obtem-se desse modo peas como tijolos vazados, blocos, tubos e outros

    produtos de formato regular.

    A extruso pode ser uma etapa intermediria do processo de formao,

    seguindo-se, uma prensagem como no caso da maioria das telhas, ou otorneamento, como no caso dos isoladores eltricos, xcaras e pratos, etc.

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    TORNEAMENTO

    Em geral, uma etapa posterior extruso, realizada em tornos mecnicos ou

    manuais, onde a pea adquire seu formato final.

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    Tratamento Trmico

    muito importante, pois dele dependem o desenvolvimento das propriedades

    finais destes produtos. Eles so: Secagem: Aps a etapa de formao, as peas em geral continuam a

    conter gua, proveniente da preparao da massa. Para evitar tenses e,

    consequentemente, defeitos nas peas, necessrio eliminar essa gua,

    de forma lenta e gradual, em secadores intermitentes ou contnuos, a

    temperaturas variveis entre 50C e 150C.

    Queima: realizada aps a secagem, cuja funo a de reduzir a

    umidade, prevenindo o excesso de gua na pea e as consequentes

    trincas provocadas pelo surgimento de bolhas de vapor. Desta forma,as

    peas so levadas para fornos contnuos ou intermitentes e submetidas aum tratamento trmico entre 800C e 1700C.

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    Etapas da queima:

    Aquecimento da temperatura ambiente at a temperatura desejada; Patamar durante certo tempo na temperatura especificada (reao e/ou

    sinterizao); e,

    Resfriamento at temperaturas inferiores a 200C.

    Transformaes observadas na queima:

    Perda de massa;

    Desenvolvimento de novas fases cristalinas;

    Formao de fase vtrea; e,

    Sinterizao das partculas.

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    Sinterizao: processo de consolidao do produto durante a queima. Pode

    ser definida como a remoo dos poros entre as partculas iniciais,

    acompanhada por retrao da pea, combinada com crescimento e unioentre partculas adjacentes.

    Tipos de sinterizao

    Sinterizao no estado slido (SSS): somente partculas slidas e poros.

    Sinterizao com fase lquida (LPS): trs componentes, mas concentra-se

    na parte slida (20% lquido).

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    36SINTERIZAONOESTADOSLIDO: ESTGIOSEMICROESTRUTURA

    (a) Partculas soltas de p;

    (b) Estgio inicial (compactao);

    (c) Estgio intermedirio (crescimento do pescoo);

    (d) Estgio final (crescimento do pescoo

    acompanhado pela densificao).

    Formao dopescoo

    Produto CermicoSinterizado

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    37Fluxograma genrico do processo produtivo das indstrias cermicas

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    PROCESSAMENTODOSMATERIAISVTREOS

    Os vidros a temperatura ambiente apresentam alta viscosidade (

    ). Como ela

    muda com a temperatura, so definidas pontos na correlao viscosidade

    versus temperatura que so usados para se trabalhar esse material.

    Ponto de deformao (Strain Point)

    abaixo desta temperatura o vidro adquirecomportamento frgil: 3x1014 Poise

    Ponto de recozimento (Annealing Point)as tenses residuais surgidas na conformao

    podem ser eliminadas: 1013Poise

    Ponto de amolecimento (Softening Point)

    4x107Poise

    Ponto de trabalho (Working Point)

    O vidro lquido pode ser facilmente deformado

    (ou seja, conformado): 104 Poise

    Abaixo de 100 Poise

    O vidro pode ser considerado um lquido.

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    PRODUODEVIDROSPLANOS

    De um modo geral, a produo de vidros planos realizada atravs do

    processo float glass (como leo em gua); requer baixa viscosidade.

    A lamina de vidro formada na superfcie de estanho resfria lentamente a

    medida que se move ao longo do banho em uma atmosfera controlada.

    Uma vez endurecido, ele sai do banho e passa atravs de um forno de

    recozimento para eliminar a tenso residual.

    QueimadoresExaustor

    Vidro fundido

    Banho de estanhofundido

    Tanque comrevestimento refratrio

    Forno derecozimento

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    PRODUODEPLACASDEVIDRO

    A produo de vidros planos pode ser tambm realizada atravs do

    processo de laminaoem que o vidro fundido passa atravs de dois rolos

    circulantes; um processo que requer alta viscosidade.

    A lamina de vidro formada apresenta qualidade inferior ao do processo de

    banho flutuante.

    PRODUODEGARRAFASERECIPIENTES

    O processo de obteno de vasilhames o de moldagem por sopro. Nestecaso, o vidro colocado no molde e forado a adquirir a sua forma atravs

    da aplicao de alta presso gasosa; o processo requer baixa viscosidade.

    Presso

    Vidro

    Vidro fundido

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    PROCESSODETMPERATRMICA

    Este processo melhora significativamente a resistncia do vidro, ao mesmo

    tempo que altera as suas caractersticas de quebra.

    Neste processo, o vidro aquecido at T>Tge menor que a sua

    temperatura de amolecimento. Em seguida, o material resfriado

    rapidamente com um fluxo de ar de modo uniforme e controlado at a Tamb.

    Este processo cria um gradiente de temperatura, onde a superfcie fica mais

    fria enquanto o seu interior est mais quente; ou seja, o processo de

    resfriamento ocorre com diferentes taxas na superfcie e no ncleo interno.

    O aumento da resistncia conseguido pelo

    desenvolvimento intencional de tenses superficiais,

    residuais, de compresso.

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    Distribuio de tenses residuais na seo transversal de uma chapa de vidro

    temperada.

    A superfcie exterior se resfria e contrai, enquanto o interior permanece fluido,

    com a temperatura mais alta do que aquela da superfcie.

    H uma contrao no interior colocando a superfcie em um estado de

    compresso.

    Uma tenso de trao de equilbrio desenvolvida no interior da espessura

    do vidro.

    Regio prxima superfcie

    COMPRESSO

    Regio internada placaTRAO

    Tenso (MPa)

    espessura

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    REFERNCIAS

    Ashby, MF, Jones, DRH, Engineering Materials 2. Na Introduction tomicrostructures, processing and design. Pergamon Press, Oxford (1986).

    William D. Callister, Jr., Materials Science and EngineeringAnIntroduction, John Wiley, NY, 8 ed (2010), Cap. 12 e 13.

    Padilha, A.F.Materiais de Engenharia. Hemus. So Paulo. (1997).

    *IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book").

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    APNDICE

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    ESTRUTURADAHIDROXIAPATITA*

    * http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000500025

    Estrutura cristalina (a) e frmula qumica da biocermica hidroxiapatitaHA (b)

    3 Ca3(PO4)2+ Ca(OH)2Ca10(PO4)6(OH)2

    (a) (b)

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    SiO2 OSi O ou :::S:::No existe

    SiO

    O

    O

    O

    -

    +

    --

    -

    -4

    Amorfo

    Cristalino

    Si

    O

    OO

    O

    O

    OO

    OOOO

    OO

    OO

    OO

    O

    OSi

    Si

    Si

    Si Si Si

    SiSi

    SiSi

    Notao de Lewis mostrandoa origem do carter iniconas ligaes atmicas.

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    ESCALADEELETRONEGATIVIDADECONFORMEL. PAULING

    Maior facilidade emcedereltrons.

    CTIONS

    Maior facilidade emganhareltrons.

    NIONS

    InertesGases Nobres

    A eletronegatividade o poder que um tomo tem de atrair eltrons para si.

    49

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    Defeitos Pontuais em Slidos Inicos

    Aneutralidade eltricadeve a ser respeitada.

    DEFEITO SCHOTTKY: lacuna aninica + lacuna catinica

    DEFEITO FRENKEL: ction intersticial + lacuna catinica

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    FATORESNAFORMAODAESTRUTURACRISTALINADEUMMATERIALCERMICO

    Depende da relao entre o nmero de coordenao (NC) e a razo rC/rAque

    corresponder maximizao dos contatos entre os tomos vizinhos de cargas

    opostas.

    Nmero deCoordenao

    Razo (rC/rA)ideal

    3 0,155

    4 0,2256 0,414

    8 0,732

    12 1,00

    Cada tipo de tomo ocupa posies determinadas na rede cristalina.

    Estveis Instvel

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    EMPILHAMENTONAESTRUTURACRISTALINADEUMMATERIALCERMICO

    As estruturas cristalinas cermicas podem ser consideradas em termos de planos

    de ons densamente compactados, bem como de clulas unitrias.Normalmente, os planos densamente compactados so compostos pelos nions,

    de maiores dimenses.

    medida que os planos so empilhados uns sobre os outros, vazios intersticiais

    so criados entre eles, onde os ctions podem ser alojados.

    Triangular OctadricoTetradrico

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    As estruturas cristalinas das cermicas, embora possam aparentemente ter

    uma organizao semelhante ao de um sistema cristalino metlico, a sua

    classificao no ser a mesma, devido a presena de mais de um tipo de

    tomo. Exemplos:

    A estrutura cristalina cbica da cermica inica CsCl se parece com uma

    CCC, porm, no o pois, o tomo (Cs - ction) no centro da estrutura

    cbica diferente daqueles nos vrtices (Cl - nion).

    Se os tamanhos relativos dos ons forem bem diferentes, o on positivo

    pode se ajustar nos espaos intersticiais entre os ons negativos maiores

    como no NaCl (estrutura cbica de face centrada - CFC).

    Cl

    Cs

    Cl

    Na

    000

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    = ( +)

    Onde, n = nmero de ons da frmula dentro da clula unitria;AC = somatria dos pesos atmicos de todos os ctions;AA = somatria dos pesos atmicos de todos os nions;VC = volume da clula unitria;

    NA = nmero de Avogrado (6,022 x 1023tomos por mol).

    DENSIDADETERICADEUMMATERIALCERMICOCRISTALINO

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    SINTERIZAOCOMFASELQUIDA: ESTGIOSECARACTERSTICAS

    Rearranjo de partculas: formao e fluxo viscoso de um lquido que

    molha o slido, se espalha e junta as partculas por presso capilar,

    causando alguma densificao.

    Soluo-precipitao: dissoluo de

    partculas slidas pequenas no lquido e precipitao nas superfcies

    slidas de partculas grandes;

    contatos partcula-partcula e precipitao em gros no comprimidos;

    cantos agudos e precipitao em superfcies cncavas.

    Coalescncia: crescimento do gro ocorre de modo a formar umaestrutura slida de partculas.