Defina materiais cerâmicos. Materiais inorgânicos, compostos de

Defina materiais cerâmicos. Materiais
inorgânicos, compostos de elementos metálicos
e não metálicos, com exceção do carbono.
Podem ser simples ou complexos. São obtidos
geralmente após tratamento térmico em
temperaturas elevadas. Ligações iônicas, ás
vezes covalentes. Estas ligações fortes são
responsáveis pelo elevado ponto de fusão,
resistência mecânica, resistência à corrosão e
resistência ao desgaste exibido por estes
materiais.
Quais os principais pontos fracos dos
materiais cerâmicos? Baixa tenacidade à
fratura, e condução térmica e elétrica, frágil.
Porque os vidros e os cimentos são
considerados cerâmicos não convencionais?
A diferença entre o vidro e outras cerâmicas
(mais comuns) é que na preparação do vidro a
matéria prima é fundida e nas outras cerâmicas
a MP é sinterizada (a temperatura de
sinterização de um material é menor que a de
fusão). No caso do cimento, o endurecimento
desse material ocorre devido a uma reação
química e não a uma reação térmica como a
sinterização e a fundição. No endurecimento do
cimento não há aquecimento do material.
Compare cerâmicas
cerâmicas avançadas.
tradicionais
com
Ceramicas
Convencionais:
boa
dureza,
impermeabilidade e resistência mecânica
moderada
Ceramicas Avancadas: resistência à abrasão,
estabilidade química e biocompatibilidade,
resistência térmica: turbinas de aviões, partes
de motores.
Estrutura homogênea e menos porosa, alta
pureza. São obtidas a partir de MP sintéticas,
tendo sua composição e microestrutura
rigorosamente controladas.
Convencionais: Vidros; Louças; Cimentos.
Avançadas: Eletrônicos; Ópticos; Biomateriais;
Estruturais.
Explique o processo de sinterização de
cerâmicas. Sinterização pode ser definida
como um processo físico, termicamente ativado,
no qual é empregada uma temperatura abaixo do
ponto de fusão. Neste processo, através do
aumento da temperatura, ocorre o fechamento
das porosidades, ou seja, através da formação de
pescoços, as porosidades são preenchidas e a
densidade do material aumenta. Estrutura densa,
com grãos maiores. Melhor quanto mais fino for
o pó.
Descreva 4 processos de conformação de
cerâmicas.
a. Compactação uniaxial
Neste processo, o pó cerâmico é compactado
uniaxialmente através de aplicação de pressões
na faixa de 200 a 2000kgf/cm2 . É um
procedimento barato, mas que gera um
preenchimento não uniforme na matriz.
Refratários e telhas. Utilização de ligantes
ajuda.
b. Compactação isostática
Neste processo, o pó cerâmico adicionado de
ligantes é, inicialmente, colocado num molde de
borracha. A seguir, este molde é transferido para
uma câmara com óleo de viscosidade
previamente determinada, onde sofrerá a
compactação. O óleo transmite a pressão
aplicada sobre toda a superfície do molde
uniformemente, de modo a minimizar
significantemente o gradiente de densidade na
peça.
c. Extrusão
Neste processo, uma pasta de elevada
plasticidade é obtida misturando-se o pó
cerâmico com uma quantidade pré-determinada
de ligantes orgânicos. Esta pasta é, então,
empurrada através de um orifício, com o
formato desejado da peça final. Tubos e filtros
cerâmicos.
d. Moldagem por injeção
Neste processo, semelhante ao que ocorre na
extrusão, é necessário utilizar-se uma pasta de
elevada plasticidade, com cerca de 15-25% de
ligantes orgânicos. Esta pasta é injetada sob
pressão no interior de uma matriz. A principal
vantagem deste método é a possibilidade de
obter peças com formas complexas. Entretanto,
devido à elevada quantidade de plastificante
necessária, sua eliminação torna-se difícil,
sendo necessário um longo e bem controlado
tratamento térmico a baixas temperaturas, a fim
de obter-se um material bem densificado ao
final da sinterização. Esta desvantagem limita o
tamanho das peças que podem ser obtidas
através deste método.
Faça um fluxograma da obtenção de um piso
cerâmico.
Extracao da matéria prima / Pré-secagem /
mistura / moagem a seco / umidificacao e
granulação / prensagem / secagem / Esmaltacao
e decoração / Queima / Classificacao e
embalagem
Apresente 3 vantagens e 3 desvantagens do
uso de cerâmicas em vez de metais.
Vantagens: menor densidade, maior dureza,
rigidez, resistência à temperatura e à corrosão.
Desvantagens: menor tenacidade à fratura, não
condutor, mais frágil.
Dê um exemplo de preparação de pós
cerâmicos:
Tradicionais: Moagem  Secagem
Avançados: Processo sol-gel e suas variações;
Método por precipitação; Plasma sputtering;
Plasma spray.
Diferenciar
cerâmicas
cristalinas
de
cerâmicas amorfas. Dê exemplos de cada
tipo.
Cerâmicos cristalinos: sólidos que apresentam
ordem de longo alcance (periodicidade maior
que comprimento de ligações). Divididos em
monocristalinos e policristalinos (apresentam
contornos de grãos). Ex: cerâmicos à base de
Silicatos, Óxidos, Carbonetos e Nitretos (Óxido
de Cromo, Alumina, Nitreto de Silício, tijolo
refratário, porcelana elétrica).
Cerâmicos amorfos, vítreos, não-cristalinos:
sólidos que não apresentam ordem de longo
alcance. Ex: Vidros (verniz, fibra de vidro,
sílica vítrea, borosilicato).
O que são cerâmicas refratárias? Dê 3
exemplos de aplicação.
Cerâmicas refratárias são materiais capazes de
suportar altas temperaturas sem perder suas
propriedades físico-químicas, entre elas,
resistência, alta condutividade térmica e
condutividade elétrica. Exemplos: Usualmente
são encontrados em fornos (alumina), caldeiras
(cimento
ou
concreto
refratário)
e
churrasqueiras (tijolo refratário) entre outras
aplicações.
Explique o processo de prototipagem rápida.
Dê um exemplo de equipamento que utiliza
matéria prima cerâmica.
O termo prototipagem rápida designa um
conjunto de tecnologias usadas para se fabricar
objetos físicos diretamente a partir de fontes de
dados gerados por sistemas de projeto auxiliado
por computador. Equipamentos de impressão
3D utilizam cerâmica como matéria prima.
Exemplo: Processo de Sinterização Seletiva a
Laser. Sinteriza o material com um feixe de
laser de CO2, sendo aplicado seletivamente em
uma superfície de material metálico ou não
metálico em pó (pode-se reutilizar o pó e não é
preciso a construção de suportes).
Descreva o processo de aspersão térmica a
plasma. Dê exemplos de aplicação.
O
Processo de Aspersão Térmica a Plasma utiliza
energia elétrica para ionizar gases produzindo
um plasma. Parte desta energia é transformada
em calor usado para fundir materiais refratários
e cerâmicos, resultando em camadas de elevada
dureza e inertes quimicamente. O material em
forma de pó, arame, cordão ou vareta passa por
uma fonte de aquecimento. As partículas no
estado fundido ou semi-fundido são propelidas
contra um substrato devidamente preparado. A
cobertura então se forma partícula a partícula,
camada a camada. Aplicação: Proteção contra
atrito e desgaste e corrosão, altas temperaturas,
aplicações em biomateriais.
Explique o processo PVD ( deposição física
de vapor) para obter revestimentos
cerâmicos. Dê exemplos de aplicações.
O processo PVD (Deposição física de vapor) é
uma técnica de deposição de filmes finos
(metálicos ou cerâmicos) através da vaporização
destes materiais em câmaras especiais. De
forma geral este processo envolve controle de
aquecimento,
potencial
e
pressão.
O processamento PVD é feito sob alto vácuo e
temperaturas que variam entre 150° e 500 °C.
Exemplos: carbono tipo diamante (DLC),
carbeto de tungstênio com carbono (WC/C),
carbetos, nitretos, carbo-nitreto, óxidos.
O que é um processo sol-gel para obter
cerâmicas avançadas.
Nesse
processo, a síntese do material cerâmico resulta
da conversão de um sol, obtido a partir de
reações de hidrólise e condensação do
precursosr, em um gel e do gel, geralmente por
calcinação, no produto final (óxidos, nitretos,
fosfatos), mantendo-se, no entanto, ao longo
desse processamento, a homogeneidade do sol e
do gel.Ex: Lasers sólidos ajustáveis na faixa do
espectro visível; Materiais para a óptica linear e
não-linear, Cerâmicos (exemplo: fosfatos de
cálcio, titânia, alumina, zircônia).