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Engenharia Mecânica ·
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Prof Me Edir Branzoni Leal Materiais Cerâmicos Classificação dos materiais Metais Cerâmicos Polímeros Eras Períodos Quaternário Invenção de escrita Pré História Holoceno Presente até 9500 AC Presente até 1000 AD Idade do Ferro Idade do Bronze Idade do Cobre Calcolítico Neolítico Paleolítico 100000000 Anos ma milhões de anos Idade da pedra 60000 a 14600 AC Idade da Argila 14600 a 4500 AC Primeiro exercício de Engenharia de Materiais do ser humano Do grego Keramikos material queimado Cerâmica Guarani Museu da UFRS ESTRUTURA Estrutura das cerâmicas Ligação totalmente ou predominantemente iônica Composta de metais e nãometais Podem ser cristalina ou amorfa Metais Nãometais Estrutura cristalina das cerâmicas Estrutura cristalina complexa Podese adotar uma representação de íons ao invés de átomos Íon positivo Íon negativo Íon positivo cátion metal Íon negativo Aníon nãometal PROPRIEDADES Propriedades das cerâmicas Alta dureza Alta fragilidade Isolante térmico Isolante elétrico Baixa reatividade química Elevado ponto de fusão Matéria prima de baixo custo Fratura frágil e dúctil Tensão Deformação Dúctil Frágil Materiais cerâmicos tem alta fragilidade Resistance to Fracture Fracture Toughness in units of MPam logarithmic scale Tensão Mpa Deformação Deformação Curva tensãodeformação para alguns materiais cerâmicos Dureza para alguns materiais cerâmicos PROCESSAMENTO Processamento Sinterização Ocorre durante o cozimento Contração no volume Redução na porosidade Formação de uma massa mais densa Fusão parcial Processamento Pescoço Contorno de grão Poro Sinterização 5000x a Pulverização b Compactação e aquecimento c Retirada da pressão d Retirada da peça pronta Sinterização TIPOS DE MATERIAIS CERÂMICOS Semicondutores Cimento ósseo Fibra ótica Estrutura e composição Nãocristalina ou amorfo Permite transmissão da luz Recozimento do vidro Consiste em aquecer novamente o material após a conformação temperatura abaixo da Tm e acima da Tg e realizar o resfriamento lento até a temperatura ambiente Cerâmicas refratárias CAPACIDADE DE SUPORTAR TEMPERATURAS ELEVADAS SEM SE FUNDIR OU FRATURAR POR EXPANSAO TERMICA Principalmente a base de alumina Isolantes térmicos Não reativo e inerte Cerâmicas avançadas Cerâmicas tradicionais Idade da argila 14600 à 4500 AC Até 60 anos atrás as cerâmicas ainda eram baseadas em argila Novas aplicações para as cerâmicas Cerâmicas tradicionais Cerâmicas avançadas Semicondutores Diodo Semicondutor simples Carbono Silício Germânio C Si Ge possuem 4 elétrons na camada de valência o que os torna isolantes elétricos Silício cristalizado 14 Si Silício 280855 Dopagen Com a adição de impurezas dopagem é possível alterar o comportamento destes materiais Tipo N Usando Fósforo ou Arsênico Tipo P Usando Boro ou Gálio Diodo Transistor Criado usando 3 camadas PNP ou NPN Num chip de Silício pode haver inúmeros transistores que atuando como chaves podem ser usados como portas lógicas Microprocessor Transistor Counts 19712011 Moores Law Cerâmicas avançadas MEMS Microelectricalmechancial Systems Microcircuitos mecânicos eou elétricos Fibras Óticas Condução de sinais 100x Aerogel Vidro auto limpante
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Prof Me Edir Branzoni Leal Materiais Cerâmicos Classificação dos materiais Metais Cerâmicos Polímeros Eras Períodos Quaternário Invenção de escrita Pré História Holoceno Presente até 9500 AC Presente até 1000 AD Idade do Ferro Idade do Bronze Idade do Cobre Calcolítico Neolítico Paleolítico 100000000 Anos ma milhões de anos Idade da pedra 60000 a 14600 AC Idade da Argila 14600 a 4500 AC Primeiro exercício de Engenharia de Materiais do ser humano Do grego Keramikos material queimado Cerâmica Guarani Museu da UFRS ESTRUTURA Estrutura das cerâmicas Ligação totalmente ou predominantemente iônica Composta de metais e nãometais Podem ser cristalina ou amorfa Metais Nãometais Estrutura cristalina das cerâmicas Estrutura cristalina complexa Podese adotar uma representação de íons ao invés de átomos Íon positivo Íon negativo Íon positivo cátion metal Íon negativo Aníon nãometal PROPRIEDADES Propriedades das cerâmicas Alta dureza Alta fragilidade Isolante térmico Isolante elétrico Baixa reatividade química Elevado ponto de fusão Matéria prima de baixo custo Fratura frágil e dúctil Tensão Deformação Dúctil Frágil Materiais cerâmicos tem alta fragilidade Resistance to Fracture Fracture Toughness in units of MPam logarithmic scale Tensão Mpa Deformação Deformação Curva tensãodeformação para alguns materiais cerâmicos Dureza para alguns materiais cerâmicos PROCESSAMENTO Processamento Sinterização Ocorre durante o cozimento Contração no volume Redução na porosidade Formação de uma massa mais densa Fusão parcial Processamento Pescoço Contorno de grão Poro Sinterização 5000x a Pulverização b Compactação e aquecimento c Retirada da pressão d Retirada da peça pronta Sinterização TIPOS DE MATERIAIS CERÂMICOS Semicondutores Cimento ósseo Fibra ótica Estrutura e composição Nãocristalina ou amorfo Permite transmissão da luz Recozimento do vidro Consiste em aquecer novamente o material após a conformação temperatura abaixo da Tm e acima da Tg e realizar o resfriamento lento até a temperatura ambiente Cerâmicas refratárias CAPACIDADE DE SUPORTAR TEMPERATURAS ELEVADAS SEM SE FUNDIR OU FRATURAR POR EXPANSAO TERMICA Principalmente a base de alumina Isolantes térmicos Não reativo e inerte Cerâmicas avançadas Cerâmicas tradicionais Idade da argila 14600 à 4500 AC Até 60 anos atrás as cerâmicas ainda eram baseadas em argila Novas aplicações para as cerâmicas Cerâmicas tradicionais Cerâmicas avançadas Semicondutores Diodo Semicondutor simples Carbono Silício Germânio C Si Ge possuem 4 elétrons na camada de valência o que os torna isolantes elétricos Silício cristalizado 14 Si Silício 280855 Dopagen Com a adição de impurezas dopagem é possível alterar o comportamento destes materiais Tipo N Usando Fósforo ou Arsênico Tipo P Usando Boro ou Gálio Diodo Transistor Criado usando 3 camadas PNP ou NPN Num chip de Silício pode haver inúmeros transistores que atuando como chaves podem ser usados como portas lógicas Microprocessor Transistor Counts 19712011 Moores Law Cerâmicas avançadas MEMS Microelectricalmechancial Systems Microcircuitos mecânicos eou elétricos Fibras Óticas Condução de sinais 100x Aerogel Vidro auto limpante