Resumo C.E.M. Prova 26/11/2009

Cermicas: metais + O, N, C, P, S

Duros e frgeis, com baixa tenacidade e ductilidade;

Bons isolantes trmicos e eltricos (resistem altas temperaturas);

Frgeis trao e resistentes compresso;

Resistentes ao desgaste;

Temperatura de fuso e estabilidade qumica elevadas;

Comportamento FRGIL!

Processamento de cermicos:

1. Preparao do material

2. Enformao

3. Tratamentos trmicos de secagem

4. Sinterizao

1. Preparao do material: Partculas e outros ingredientes so misturados.

2. Enformao: Prensagem (presso seco, isosttica, e a quente), Vazamento de suspenses, e extruso. Geralmente enformao frio.

Prensagem unidirecional seco: para materiais resistentes altas temperaturas e componentes eletrnicos.

Mistura de p com gua compactada para adquirir forma desejada.

Aps a prensagem, so sinterizadas para adquirir as propriedades desejadas.

Permite produzir com rapidez uma grande variedade de formas com uniformidade.

Prensagem isosttica: refratrios, isoladores de vela de ignio.

P pressionado e compactado de modo a uniforme, adquirindo a forma do molde.

Aps a prensagem, so sinterizadas para adquirir as propriedades desejadas.

Prensagem quente:

Produz peas com alta densidade e melhores propriedades mecnicas.

Prensagem e cozedura.

Vazamento de suspenses: obteno de peas com formas complexas.

a. Preparao do cermico em p adicionado de gua para formar suspenso estvel.

b. Vazamento da suspenso para o interior de um molde poroso, geralmente de gesso.

c. medida que o lquido removido, forma-se camada solidificada nas paredes do molde. Pode-se:

i. Remover o excesso de suspenso para obter um vazado drenado.

ii. Permitir que a parede continue a crescer para obter um vazado macio.

d. Deixa-se o molde secar, e a pea retirada do molde.

e. A pea sinterizada.

Extruso: fabricao de tijolos refratrios e isolantes eltricos.

O material no estado plstico forado a passar por uma matriz, onde o material adquire a forma desejada.

3. Tratamentos trmicos:

Secagem e remoo do ligante:

Remove gua do corpo antes de este ser cozido a temperaturas elevadas.

4. Sinterizao:

Sinterizao no estado slido:

Forma produto resistente e denso, embora apresente poros.

Pequenas partculas do material se ligam entre si por difuso no estado slido.

As partculas ficam quimicamente ligadas entre si.

Vitrificao (ou sinterizao no estado lquido):

A fase vtrea se liquefaz e preenche os poros do material.

Durante o arrefecimento, a fase vtrea se solidifica, ligando entre si as partculas no fundidas.

Tratamento trmico de vidros:

Vidro temperado: utilizado em vidros de carros, lentes e portas.

O vidro resfriado rapidamente, de forma controlada.

A superfcie se solidifica antes, enquanto o interior continua plstico e tenta contrair mais do que a superfcie permite.

O interior tenta puxar a superfcie para dentro.

O vidro se torna mais resistente, pois uma fora externa que poderia causar fratura tem antes que vencer a compresso da superfcie.

Recozimento: Remove tenses internas causadas por resfriamento irregular.

Tempera:

Gera compresso na superfcie do vidro.

Suprime o crescimento de trincas partir da superfcie.

Polmeros: C e H, O (acrlicos), N (nylons), F (flor-plsticos) e Si (silicones).

Sintticos feitos pelo homem;

Altamente moldveis plsticos;

Formados por combinao de unidades meros;

Leves e no frgeis;

Menos resistentes do que metais e cermicas.

Nas molculas, os tomos de carbono podem girar e ainda manter a angulao correta, permitindo formas polmeros com formas complexas.

Para molculas com mais de um tipo de tomo ou grupo de tomos ligados cadeia principal, a organizao deste grupo lateral pode alterar as propriedades.

Co-polmeros: formados pela combinao de mais do que um tipo de mero. Maior diversidade de propriedades.

Polmeros Termo-Plsticos: Se tornam macios e deformveis quando aquecidos.

Molculas lineares ou ramificadas, mas no com ligaes cruzadas.

Cadeias so ligadas por foras de Van Der Waals, e podem ser rompidas por ativao trmica, permitindo o deslizamento das cadeias.

Polmeros Termo-Fixos: Ao contrrio dos termo-plsticos, enrijecem com a temperatura e no se tornam novamente maleveis!

Caracterstico de polmeros formados por redes 3D.

Cristalinidade:

possvel formar redes cristalinas com polmeros. Porm, raramente o material ser totalmente cristalino, devido complexidade das molculas.

Regies cristalinas esto dispersas dentro da parte amorfa do material.

O grau de cristalinidade depende de:

Taxa de resfriamento na solidificao;

Complexidade qumica;

Configurao da macro-molcula

Polmeros Lineares cristalizam com maior facilidade;

Quanto maior a simetria da cadeia, maior a facilidade de cristalizao.

Aditivos: Muitas vezes, os polmeros no satisfazem certas condies de uso. Para adequ-los s necessidades, empregam-se aditivos.

Carga: Para melhorar comportamento mecnico, estabilidade dimensional e trmica;

Plastificantes: Para aumentar a flexibilidade, ductilidade e tenacidade;

Estabilizantes: Para aumentar a resistncia radiao UV e oxidao.

A radiao UV tem energia suficiente para romper ligaes entre cadeias;

Oxidao ocorre pela reao entre oxignio e o polmero;

Corantes;

Retardantes de chamas: Inibem a combusto;

* A borracha natural macia e pegajosa e tem pouca resistncia abraso. Suas propriedades podem ser significativamente melhoradas atravs da vulcanizao.

Compsitos: Combinao de metais, cermicas e polmeros.

* So materiais que buscam conjugar as propriedades de dois tipos de materiais distintos para obter um material superior.

Particulados:

Partculas grandes

Cements (Cermico/metal). Ex.: Carbeto cimentado.

Polmero/metal. Ex.: Borracha para pneus.

Cermico/cermico. Ex.: Concreto (cimento + areia + cascalho + gua).

Reforados por Fibras:

Uma fibra adicionada ao material para melhorar suas propriedades mecnicas.

As fibras so mais fortes do que o material como um todo, pois a probabilidade de se encontrar uma trinca de superfcie que possa levar uma fratura diminui com a diminuio do volume da amostra. Amostras menores -> menor chance de se encontrar trincas.

Respostas Mecnicas:

O comportamento dos compsitos , em geral, anisotrpico.

Compsitos Estruturais: Formados por materiais homogneos e compsitos, com propriedades que dependem da orientao relativa dos componentes.

Laminados: Formados por camadas sucessivas de um compsito anisotrpico, com orientaes alternadas. Ex.: Compensado de madeira;

Sanduche: Formados por folhas separadas por uma camada de material menos denso;

Cilindros de Compsitos: Fabricados partir de liners de alumnio, enrolados com fibras de vidro, fibras de carbono, fibras aramidas ou Kevlar em matriz polimrica de epxi.

Aplicao:

Combustveis alternativos;

Aviao;

Criognicos;

Oxignio para terapias domsticas.

* Para a seleo de um material para uma dada aplicao, escolhemos os materiais que atendem s necessidades desejadas.

Plsticos de Engenharia: Aplicaes

Termo-Plsticos:

ABS: Recobrimento de interiores de frigorficos, dispositivos de segurana de auto-estradas;

Acrlicos: Lentes, janelas de avio, materiais para desenho;

Fluorocarbonos: Isolamentos anticorrosivos, tubulaes e vlvulas quimicamente resistentes, recobrimentos antiaderentes;

Nylons: Engrenagens, recobrimento de alambrados e cabos;

Policarbonatos: Lentes, bases para filmes fotogrficos;

Polietileno: Lminas para embalagens, garrafas flexveis, vasos;

Polipropileno: Garrafas esterilizveis, televisores, maletas;

Poliestireno: Telhados, eletrodomsticos;

Vinil: Tubulaes, isolantes de fios eltricos;

Termo-Fixos:

Epxis: Conexes, adesivos, recobrimentos protetores, lminas reforadas com fibras de vidro;

Fenlicos: Carcaas de motores, telefones, acessrios eltricos;

Polisteres: Cascos, pequenos barcos, ventiladores, peas de automveis;

Silicones: Lminas e fitas isolantes altas temperaturas.

* Os silicones so biocompatveis!