CerâmicasAlunos: Bruno Amaral

Natielle David

Definição

• Cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não metálicos,obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturaselevadas.

• Cerâmica vem da palavra grega keramus que significa coisaqueimada.

• Numa definição simplificada, materiais cerâmicos são compostos deelementos metálicos e não metálicos, com exceção do carbono.Podem ser simples ou complexos.

• Exemplos: SiO2( sílica), Al2O3 (alumina) , Mg3Si4O10(OH)2 (talco)

Estrutura

Defeitos

Sinterização

Microestrutura de produtos cerâmicos

Classificação

• Cerâmica Vermelha

Tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos, argilasexpandidas e utensílios de uso doméstico e de adorno.

• Materiais de Revestimento

Azulejos, pastilhas, porcelanato, grês, lajota, pisos, tozetos e etc

• Cerâmica Branca:

Materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por umacamada vítrea: louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos para alta ebaixa tensão, cerâmica artística (decorativa e utilitária).

Cerâmica técnica para fins diversos, tais como: químico, elétrico, térmico emecânico

Classificação

• Materiais Refratários:

Têm como finalidade suportar temperaturas elevadas, que em geralenvolvem esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas detemperatura e outras solicitações. Exemplo: sílica, sílico-aluminoso,aluminoso, mulita, carbeto de silício, grafita, carbono, zircônia, zirconita eoutros.

• Isolantes Térmicos

Isolantes térmicos não refratários: vermiculita expandida, sílica diatomácea,diatomito, silicato de cálcio, lã de vidro e lã de rocha (até 1100 ºC).

Fibras ou lãs cerâmicas que apresentam composições tais como sílica, sílica-alumina, alumina e zircônia (até 2000º C ou mais).

Classificação

• Fritas e Corantes

Frita (ou vidrado fritado) é um vidro moído, fabricado por indústriasespecializadas a partir da fusão da mistura de diferentes matérias-primas..

Corantes constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticosobtidos a partir da mistura de óxidos ou de seus compostos.

• Abrasivos

Parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e processos semelhantes aos da cerâmica, constituem-se num segmento cerâmico. Entre os produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de alumínio eletrofundido e o carbeto de silício.

Classificação

• Vidro, Cimento e Cal

São três importantes segmentos cerâmicos e que, por suas particularidades, são muitas vezes considerados à parte da cerâmica.

• Cerâmica de Alta Tecnologia/Cerâmica Avançada

São classificados, de acordo com suas funções, em: eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos, químicos, térmicos, mecânicos, biológicos e nucleares.

Características gerais

• Maior dureza e rigidez comparados aos metais

• Maior resistência ao calor e a corrosão que metais e polímeros

• São menos densas que a maioria dos metais e suas ligas

Propriedades térmicas

Material Coeficiente linear de expansão térmica ((°C)¯¹ x 10 ¯⁶)

Condutividade Térmica (W/m.K)

Alumínio 23,6 247

Cobre 16,5 398

Alumina (Al2O3) 8,8 30,1

Sílica Fundida (SiO2) 0,5 2,0

Vidro de cal de soda 9,0 1,7

Polietileno 60-220 0,38

Poliestireno 50-85 0,13

Vidros

• Principal tipo de vidro : vidro de sílica

Sólido não cristalino que apresenta apenas ordenação atômica de curto alcance.

• Composição Química

Principal óxido: SiO2 ; outros óxidos: CaO, Na2O, K2O e Al2O3.

• Material muito comum na vida cotidiana

Exemplos: embalagens, janelas, lentes, fibra de vidro.

• Os produtos de vidro são conformados (moldados) a quente, quando o material está “fundido” (apresentando-se como um material de elevada viscosidade, que pode ser deformado plasticamente sem se romper).

Tipos de Vidros

Propriedades dos Vidros

• Não ocorre cristalização (ordenação dos íons em uma estrutura cristalina) durante o resfriamento.

• Quando o líquido é resfriado, aumenta a sua viscosidade (e diminui o seu volume) até que a viscosidade aumente tanto que o material comece a apresentar o comportamento mecânico de um sólido.

• Não existe uma temperatura de fusão cristalina, mas uma temperatura de transição vítrea ( Tg)

Volume específico em função da Temperatura

Cerâmicas de alta tecnologia • Os processos de fabricação desses materiais podem diferir muito daqueles das cerâmicas tradicionais.

• As matérias primas são muito mais caras, porque tem qualidade muito melhor controlada (controle do nível de impurezas é crítico).

• As aplicações são baseadas em propriedades mais específicas:

– Elétricas

• sensores de temperatura (NTC, PTC)

• ferroelétricos (capacitores, piezoelétricos)

• varistores (resistores não lineares)

• dielétricos (isolantes)

– Térmicas

– Químicas

• sensores de gases e vapores

– Magnéticas

– Ópticas

– Biológicas

Funções térmicas e mecânicas

Aplicações biológicas

Aplicações químicas

Aplicação na indústria aeroespacial

• Uma interessante aplicação que leva em conta as propriedades térmicas das cerâmicas é o seu uso na indústria aeroespacial.

• Temperatura °C*

Temperaturas de subida

Revestimento exterior com

fibra amorfas de sílica de alta dureza

Espessura: 1,27 – 8,89c