Materiais Cerâmicos: Propriedades, Tipos e Aplicações, Slides de Ciência dos materiais

Baixe Materiais Cerâmicos: Propriedades, Tipos e Aplicações e outras Slides em PDF para Ciência dos materiais, somente na Docsity!

Professor Ramón S. C. Paredes, Dr. Engº. Laboratório de Aspersão Térmica e Soldagem Especiais LABATS/DEMEC/UFPR

CERÂMICA COMPREENDE TODOS OS

MATERIAIS INORGÂNICOS, NÃO METÁLICOS,

OBTIDOS GERALMENTE APÓS TRATAMENTOS EM

TEMPERATURAS ELEVADAS

 A fabricação cerâmica data do período neolítico, onde o homem pré-histórico já fazia cestas de vime com barro. Verificou-se mais tarde que poderia usar somente o barro.  Posteriormente constatou que o calor fazia endurecer o barro, surgindo a cerâmica.  No ano de 4. 0 a.C. os assírios já obtinham cerâmica vidrada.  No século VII os chineses fabricavam a porcelana, e no século XVIII surgiu a louça branca, na Inglaterra.  A partir daí surgiram tipos especiais de fornos, a possibilidade de cerâmica de dimensões exatas, a moldagem a seco, porcelanas de alta resistência, etc.

• 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 geralmente isolantes elétricos, embora possam existir materiais cerâmicos semicondutores, condutores e até mesmo supercondutores (estes dois últimos, em faixas específicas de temperatura).
• São comumente quimicamente estáveis sob condições ambientais severas.
• Os materiais cerâmicos são geralmente duros e frágeis.

 No Brasil o setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que induz a dividi-lo em sub-setores ou segmentos em função de diversos fatores como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização.  Classificação:  Cerâmica Vermelha  Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas)  Cerâmica Branca  Materiais Refratários  Isolantes Térmicos Refratários isolantes, Isolantes térmicos não refratários até 1100 o C, Fibras ou lãs cerâmicas até 2000º C ou mais, Fritas e Corantes: Abrasivos: Vidro, Cimento e Cal: Cerâmica de Alta Tecnologia/Cerâmica Avançada.

Os principais materiais cerâmicos são: Materiais Cerâmicos Tradicionais: cerâmicas estruturais, louças, refratários (provenientes principalmente de matérias-primas argilosas e de outros tipos de silicatos). Vidros e Vitro-Cerâmicas. Abrasivos. Cimentos. Cerâmicas “Avançadas”: aplicações eletro-eletrônicas, térmicas, mecânicas, ópticas, químicas, bio-médicas.

A LIGAÇÃO IÔNICA E AS ESTRUTURAS CRISTALINAS DAS CERÂMICAS  Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividades (um alta e outro baixa)

 Os elétrons de valência são “ transferidos” entre átomos produzindo íons

 A ligação iônica não é direcional, a atração é mútua  A ligação é forte, por isso o PF dos materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto

FORÇAS DE ATRAÇÃO E REPUSÃO ENVOLVIDAS EM SÓLIDOS IÔNICOS

F A = - A/r

F R = B/r n A, B e n são valores que dependem do sistema iônico em questão

LEI DE COULOMB

 Forças atrativas F

A

= - A/r

2  r é a distância interatômica  z 1 e z 2 são as valências dos 2 tipos de íons  e é a carga do elétron (1,602x

• 19 C)

  0 é a permissividade do vácuo (8,85x

• 12 F/m)

F

A

CARACTERÍSTICAS DOS ÍONS QUE AFETAM A ESTRUTURA CRISTALINA  CARGA  TAMANHO (RAIO IÔNICO)

CONSIDERAÇÕES SOBRE CARGA

 Como o cristal deve ser eletronicamente neutro todas as cargas positivas devem ser contrabalançadas com um número igual de cargas negativas Ex: CaF 2 A relação deve ser de um átomo de Ca para dois de F pois:  Carga do Ca: +  Carga do F= - 1

Número de coordenação (número de vizinhos)

 Depende da razão: R c/ R A