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Guias e Dicas
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Trabalho de ceramicos, Trabalhos de Eletromecânica

Ciência dos Materiais

Tipologia: Trabalhos

2017
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Compartilhado em 09/06/2017

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Baixe Trabalho de ceramicos e outras Trabalhos em PDF para Eletromecânica, somente na Docsity! Universidade Jean Piaget de Angola Faculdade de Ciências e Tecnologias TRABALHO DE CIÊNCIAS DOS MATERIAIS TEMA: CERAMICOS Grupo nº: Curso: Engenharia de Eletromecânica Viana, Maio de 2017 PAGE \* MERGEFORMAT 12 Universidade Jean Piaget de Angola Faculdade de Ciências e Tecnologias TEMA: CERAMICOS Estudantes: Gelson Augusto Mário Neto DEDICATÓRIA Deus, que nos criou e foi criativo nesta tarefa. Seu fôlego de vida em mim me fоі sustento е me deu coragem para questionar realidades е propor sempre um novo mundo de possibilidades. ÍNDICE DAS FIGURAS Figura 1. Cerâmica vitrificada da Mesopotâmia -----------------------------------------4 Figura 2. Cerâmica Pré Inca --------------------------------------------------------------4 Figura 3. Cerâmica chinesa seculo IV A.C. ----------------------------------------------5 Figura 4. Cerâmica chinesa Vitrificada ---------------------------------------------------5 Figura 5. Peças Cilíndricas -----------------------------------------------------------------5 Figura 6. Torno de cerâmica ---------------------------------------------------------------5 Figura 7 – estrutura de um cerâmico sem defeito --------------------------------------9 Figura 8 – defeitos da estrutura ---------------------------------------------------------10 INTRODUÇÃO Neste trabalho apresentaremos um conjunto de pesquisas a respeito dos matérias cerâmicos, apresentando suas principais propriedades, aplicações, classificações e métodos de obtenção. Cerâmicos são materiais inorgânicos e não-metálicos que consistem em compostos que são formados entre elementos metálicos e não-metálicos, para os quais as ligações interatómicas ou são totalmente iônicas ou são predominantemente iônicas com alguma natureza covalente. O termo cerâmico vem da palavra grega “keramitos”, que significa matéria-prima queimada, indicando que as propriedades desejáveis desses materiais são normalmente atingidas através de um processo de tratamento térmico a alta temperatura conhecido por ignição. Foi durante o Neolítico, fase do desenvolvimento técnico das sociedades humanas, que a cerâmica foi inventada. História da Cerâmica A indústria da cerâmica é uma das mais antigas do mundo, devido a abundancia do barro e da facilidade de extração e fabricação. A sua história é datada de 12.000 A.C, no período neolítico o homem pré-histórico viu a necessidade de se armazenar os alimentos e outros produtos eles calafetavam cestas de vime com barros. Mas tarde verificaram que podiam dispensar o vime, e fizeram potes só de barro, secos ao ar. Posteriormente verificaram que o calor endurecia o barro, surgindo a cerâmica. A partir dai a cerâmica foi largamente usada para os mais diversos fins. Cada civilização e cada cultura desenvolveram formas e características propiás no uso do barro, de tal modo que o exame da cerâmica é um dos maiores auxiliares na pesquisa histórica. Fig 1. Cerâmica vitrificada da Mesopotâmia Fig 2. Cerâmica Pré Inca Mais tarde surgiram os vidrados e os vitrificados. No ano de 4000 A.C. os Assírios já obtinham cerâmica vidrada semelhante a azulejos, usadas no revestimento de paredes. Fig 3. Cerâmica chinesa seculo IV A.C. Fig 4. Cerâmica chinesa Vitrificada Mas começa uma nova etapa quando os semitas desenvolveram o torno de oleiro, que permitiu mais rapidez e acabamento as peças. O torno é uma peça que gira rapidamente, permitindo a moldagem rápida de peças cilíndricas. Fig 5. Peças Cilíndricas Fig 6. Torno de cerâmica Os gregos e romanos foram grandes cultivadores das peças cerâmicas, especialmente telhas. Durante algum tempo a evolução estagnou. Datam do seculo VII as primeiras porcelanas fabricadas pelos chineses (cerâmica chinesa dinastia Ming), enquanto o resto do mundo só usava a cerâmica vermelha e amarela. Apenas no seculo XVIII é que surge na Inglaterra a louça branca, seguida pela porcelana. Apartir dai houve o grande desenvolvimento desta indústria, agora baseada em pesquisas, tecnologia e estudos de laboratórios especializados. Junto com o estudo da cerâmica, desenvolveu – se estudos de fornos, melhores, vidrados, aparelhos de moldagem a seco, porcelanas de altas resistências e seus empregos diversificados como, por exemplo, em materiais eléctricos e electrónicos. • Compatibilidade com os alimentos • Piezoeletricidade e dinâmica • Resistência à temperatura •Resistência ao choque térmico e às flutuações • Metalização (tecnologia de junção) • Resistência ao desgaste • Expansão térmica • Isolamento térmico • Condutividade térmica Essas propriedades e combinações de propriedades possibilitam o uso da cerâmica térmica em uma variedade de aplicações na indústria automotiva,eletrônica, tecnologia medica, energia e meio ambiente e, em geral, na construção de máquinas e equipamentos. Frequentemente isso faz com que a cerâmica técnica concorra com os metais e plásticos. Mas em alguns casos, a cerâmica oferece a única solução, e é usada onde esses materiais não atendem os requisitos existentes de forma ideal ou quando os novos desafios não podem ser superados pelos materiais convencionais. CERÂMICA DE ÓXIDO - ÓXIDO DE ALUMÍNIO (AL2O3) A alumina ou óxido de alumínio (Al2O3) em seus vários níveis de pureza é usado com mais frequência do que outros materiais cerâmicos avançados. Estrutura dos matérias cerâmicos: Cerâmicas Cristalinas: Em geral, a estrutura cristalina dos materiais cerâmicos é mais complexa que a dos metais, uma vez que eles são compostos pelo menos por dois elementos, em que cada tipo de átomo ocupa posições determinadas no reticulado cristalino. Ao contrário de outros matérias cerâmicos, o vidro é uma substância não-cristalina. Fig 7 – estrutura de um cerâmico sem defeito Fig 8 – defeitos da estrutura Produção: As técnicas de produção de matérias cerâmicos assemelham-se muito à técnica da metalurgia do pó. As principais etapas de fabricação são as seguintes: • Preparação dos ingredientes para conformação. Esses ingredientes estão geralmente na forma de partículas de pó. A mistura é feita seca ou úmida; Conformação, a qual pode ser feita no estado líquido, semilíquido ou úmida ou sólida, nas condições fria ou quente. No caso líquido, prepara-se uma espécie de lama que é vazada em moldes Porosos (de gesso), os quais absorvem o líquido, deixando uma camada de material sólido na superfície do molde. Como ocorre contração, mais lama é adicionada até obter-se a forma desejada. Por esse método, podem-se produzir peças circulares, mediante a rotação dos moldes, como na fundição por centrifugação. • No caso semilíquido ou sólido utiliza-se conformação por pressão. A conformação sólida (com teor de umidade até 5%) é empregada para a Fabricação de isoladores elétricos, certos tipos de refratários e peças cerâmicas para indústria eletrônica. A pressão utilizada é elevada e os moldes são metálicos. Na conformação semilíquida ou úmida, com teores de água que podem chegar a 20%, as pressões são ainda mais baixas e os moldes de menos custo. Emprega-se ainda o processo de compressão isostática, para a produção de óxidos cerâmicos de alta qualidade, em peças como isoladores de velas de ignição. • Outro processo relativamente recente é a compressão a quente, que permite obter peças de alta densidade e de melhores propriedades mecânicas. • A conformação pode ser ainda feita por extrusão, processo que possibilita a fabricação de produtos cerâmicos de argila, como tijolos e telhas; • Secagem e cozimento, para remoção de água e obtenção da resistência final necessária. A secagem deve ser muito cuidadosa, porque excessiva secagem pode resultar em rápida contração que leva a empenamento e mesmo fissuração. As peças de cerâmica de baixo custo e menos responsabilidade são geralmente deixadas secar em ambiente normal, protegido contra as intempéries. Esse problema de secagem não existe no caso de peças de qualidade, pois as mesmas são geralmente produzidas a partir de pós secos. O cozimento ou sinterização é levado a efeito a temperaturas que variam de acordo com a composição do material e das propriedades finais desejadas. A temperatura máxima do processo é chamada temperatura de amadurecimento. As peças refretarias e eletrônicas são cozidas a temperaturas que podem ultrapassar 1650°C, para obter-se a vitrificação e as ligações finais necessárias. As ligações obtidas em refratários de alta qualidade são de natureza cristalina, em vez de vidrosa; Queima das peças após secagem; Acabamento final (quando necessário). Tipos de materiais cerâmicos: O número de matérias cerâmicos utilizados na indústria é muito grande, sobretudo como refratário e em aplicações de resistência ao desgaste, aplicações na indústria química e elétrica. Recentemente vários tipos mais sofisticados foram desenvolvidos para empregos em condições de temperaturas muito elevadas, como em turbinas a gás, motores a jato, reatores nucleares e aplicações semelhantes. A maior diferença entre os tipos comuns de materiais cerâmicos e os sofisticados consiste no fato de que estes últimos não possuem uma matriz vidrosa. Neles durante o processo de sinterização, as partículas finas de material cerâmico são ligadas por reações superficiais sólidas que originam uma ligação cristalina entre as partículas individuais. Os principais tipos são: • Faiança e porcelana: são obtidos a partir de misturas de argila, quartzo, feldspato, caolin e outros materiais. São materiais altamente vitrificados, a porcelana apresentando maior Vitrificação que a faiança e é de cor branca. São empregadas nas indústrias químicas e elétricas. Devido a sua resistência química são muito empregadas nas indústrias químicas e de processamento, em tanques, condensadores, tubulações, bobinas de resfriamento, filtros, misturadores, bombas, câmaras de reatores, etc. • Refratários comuns: são obtidos a partir de argilas e os tipos mais comuns são alumina- sílica (óxido de alumínio e dióxido de silício). As composições variam desde a sílica pura até quase alumina pura. Podem conter algumas impurezas como óxido de ferro e magnésio e pequenas quantidades de óxidos metálicos alcalinos. Outros refratários comercias são: sílica, forsterita, magnesita, dolomita, Carboneto de silício e zircônio. • Óxidos: são do tipo simples, ou seja, contêm apenas um único elemento metálico ou do tipo misto ou complexo, quem contém dois ou mais elementos metálicos. O mais importante, porque o mais utilizado é o óxido de alumínio – alumina. Custo relativamente baixo e propriedades mecânicas idênticas ou melhores do que o da maioria dos outros óxidos. nessa temperatura durante um determinado tempo resfriamento lento até a temperatura ambiente. b) A têmpera consiste no seu aquecimento a uma temperatura em torno do ponto de amolecimento, seguido de resfriamento rápido com jatos de ar ou mergulhando as peças em óleo. Resulta um material com uma camada superficial rígida sob compressão e uma interior sob tração, com o que, quando em serviço, as tensões de compressão das camadas externas resistem às tensões de tração, resultando uma resistência geral maior. Os vidros temperados são de três a cinco vezes mais resistentes que o vidro recozido, sem perder sua claridade inicial, nem sua dureza, nem o coeficiente de dilatação. • O acabamento consiste em operações de polimento com ácido hidrofluorídrico; em coloração, pelo cobre ou compostos de prata; em metalização, para decoração ou conferir condutibilidade elétrica; acabamento mecânico, como esmerilhamento para eliminar cantos vivos, etc. Aplicações dos materiais cerâmicos: Só para pensarmos em alguns usos que a cerâmica tem, podemos iniciar com a sua mais antiga função: A de objetos de uso domiciliar, que existe desde tempos imemoriais, como a confecção de panelas, potes, vasos, louças e utensílios com as mais diferentes finalidades. • Podemos dividir suas aplicações em ramos: Artesanal: Utilizada na criação de objetos decorativos e utilitários, incluindo bijuterias e acessórios para adornos; Arquitetónica: Utilizada na fabricação de telhas, tijolos, azulejos e louças sanitárias. Industrial: esta pode ser dividida em vários seguimentos. São eles: Alvenaria: vantagem de que o mesmo elemento pode responder por diversas funções. Assim uma parede simultaneamente com a capacidade de resistir às tensões atua como divisória, isolante acústica e térmica e também protege contra incêndio. Em estruturas de concreto ou aço estas funções devem ser obtidas separadamente; Medicina: as cerâmicas empregadas no corpo humano podem ser divididas nas três classificações de biomateriais: inerte, biodegradável e bioativo. Os três principais tipos de resposta de tecidos. Os materiais inertes causam resposta de tecidos mínima ou nula e os materiais ativo estimulam a ligação de novo crescimento ósseo. Materiais biodegradáveis são incorporados no tecido vizinho ou podem até mesmo ser completamente dissolvidos após certo período de tempo. Bio cerâmicas satisfazem necessidades tão diversas quanto: baixos coeficientes de atrito para a lubrificação de próteses de juntas superfícies de válvulas de coração que evitam coagulação do sangue, materiais que estimulem o crescimento ósseo e aqueles que podem prender espécies radioativas para tratamentos terapêuticos; Elétrica: uma importante invenção que modificou a vida de milhões de pessoas foi a lâmpada de luz incandescente, em 1879. Desde então a tecnologia da iluminação tem sido caracterizada pela invenção de métodos de aumento da luminosidade e da eficiência das fontes de luz. A vasta indústria eletrônica não existiria se não houvesse cerâmica. A cerâmica tem um vasto leque de propriedades eletrônicas tais como isolamento, semicondutores, supercondutores, piezoeletrônica e magnéticas. Componentes eletrônicos individuais e circuitos integrados complexos com multicomponentes têm sido fabricados de cerâmicas. Meio ambiente e aeroespacial: as cerâmicas podem ajudar na diminuição da poluição, capturar materiais tóxicos e encapsular resíduos nucleares. Hoje, conversores catalíticos dos automóveis e caminhões são feitos de cerâmicas celulares e ajudam a converter gases nocivos como CO em água e hidróxido de carbono. Cerâmica avançadas estão a começar a ser usadas em engenhos a diesel. As propriedades de leveza, resistência a altas temperaturas ao desgaste conferem resultados de maior eficiência na combustão e significativas poupanças de combustível. A resistência ao calor e o peso leve são algumas das características mais atrativas nos materiais cerâmicos. Por essas razões as telhas de cerâmica fornecem blindagem ao aquecimento em naves espaciais de hoje, nomeadamente nos usados pelo programa espacial da NASA. CONCLUSÕES Por meio deste trabalho, verificamos que apesar da cerâmica ser utilizada desde à pré-história, pelo homem, ela ainda hoje é de fundamental importância para a sociedade, pois é predominantemente utilizada na construção civil devido a sua grande resistência mecânica a compressão, vale ressaltar também a sua propriedade de ser um material refratário, ou seja, mantém suas propriedades praticamente constantes mesmo a elevadas temperaturas, e o fato de ter um papel ambiental importante. Contudo os materiais cerâmicos não estão restritos somente a isso, sendo utilizados em uma gama enorme de variações, principalmente as que estão ligadas as questões de baixa condutividade térmicas e elétricas. BIBLIOGRÁFIA CONSULTADA Referencias Bibliográficas: 1. Http://www.ceramistas-es.com.br/index.htm 2. Http://www.poli.usp.br/d/pmt2100/Aula10_2005%201p.pdf 3. Http://www.reciclagem.pcc.usp.br/vidro.htm 4. Jr., William D. Callister – Ciências e Engenharia de Matérias: Uma Introdução – 5ªed. LTC editora 5. Chiaverini, Vicente – Tecnologia Mecânica, Materiais de Construção Mecânica – Volume III – 2ª ed. Editora Afiliada 6. Introdução a ciência dos matérias para Engenharia.
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