Lista de Exercicios Materiais Ceramicos Propriedades e Fabricacao

LISTA DE EXERCÍCIOS nº 2 MATERIAIS CERÂMICOS Prof A A Rabelo 14092022 1 Por que os materiais cerâmicos cristalinos geralmente não podem ser fabricados como os materiais poliméricos e os materiais metálicos Quais são os processos de fabricação utilizados na fabricação de materiais cerâmicos cristalinos 2 Qual é a força motriz causadora da densificação durante a sinterização 3 Explique como ocorre o mecanismo de sinterização de evaporaçãocondensação considerando o equilíbrio local e dos efeitos capilares Este mecanismo causa retração da peça Por quê 4 A sinterização por difusão no contorno de grão causa retração Por quê 5 Quais são as origens de gradientes de retração causando empenamento quando o produto cerâmico é queimado O que deve ser feito para evitálo 6 Quais são as características desejáveis das partículas primárias na sinterização do estado sólido para uma resultar em alta densidade e tamanho de grãos pequenos 7 Explique como o estágio intermediário e final da densificação sob taxa constante de aquecimento pode ser alterada em relação ao comportamento comum se i um dopante adicionado aumenta a taxa de difusão de vacâncias ii a densidade a verde do compactado é extremamente uniforme em tamanho de poros e iii alguns poros extremamente grandes estão presentes no compactado 8 Como um determinado aditivo de sinterização pode auxiliar a sinterização do estado sólido 9 Discutas as vantagens e desvantagens da sinterização na presença de fase líquida sobre a sinterização do estado sólido 10 Usando equações explique por que uma alta taxa de aquecimento pode muitas vezes produzir uma peça cerâmica de igual densidade mas com menor tamanho de grão 11 Por que e como o tamanho dos poros é diretamente relacionado ao tamanho das partículas do compactado à verde 12 O termo calcinação no processamento de cerâmicas referese à decomposição do precursor tal como um sal metálico ou uma combinação de sais metálicos para formar um pó óxido Considere a calcinação do carbonato de cálcio CaCO3s CaOs CO2g LISTA DE EXERCÍCIOS nº 2 MATERIAIS CERÂMICOS Prof A A Rabelo 14092022 um processo que tem energia livre padrão dada por G 18250 016T kJmol onde T é a temperatura em Kelvin A pressão parcial do CO2 no ar é aproximadamente 2 x 103 atm a Se nós aquecermos CaCO3 em um cadinho aberto com abundância de ventilação em qual temperatura ele irá começar a se decompor para CaO b Se nós calcinarmos em um forno com uma câmara hermeticamente fechada o que ocorrerá qualitativamente c Um gás inerte tal como hélio ou argônio preenchendo a câmara hermeticamente fechada do forno com uma pressão de 1 atm irá ajudar na calcinação d Em que temperatura ele irá se decompor se nós calcinarmos em um forno a vácuo com uma pressão de 105 Torr 1 Torr 1 mm de mercúrio Que inconvenientes se houver você vê em uma calcinação a vácuo 13 O crescimento de grão durante a sinterização pode causar compactação da cerâmica Explique O crescimento de grão pode afetar a taxa de sinterização Explique 14 Qual dos seguintes processos pode contribuir para o aumento da resistência mecânica de peças sinterizadas sem causar retração Explique a Evaporação condensação b Difusão volumétrica c Fluxo viscoso d Difusão superficial e Solução precipitação Explique o mecanismo da sinterização com líquido reativo tal como ocorre para composições de CoWC Identifique duas interações sólidolíquido críticas características de sistemas apresentando este comportamento 15 Durante a sinterização de um material policristalino nós frequentemente terminamos com poros de tamanhos variados localizados tanto dentro dos grãos como na junção de grãos como mostrado esquematicamente aqui Poros dentro do grão podem diminuir através da difusão de vacâncias da superfície dos poros para os contornos de grão até desaparecerem e a difusão na rede é o limitante da taxa contorno de grão LISTA DE EXERCÍCIOS nº 2 MATERIAIS CERÂMICOS Prof A A Rabelo 14092022 a Qual poro irá desaparecer primeiro e por quê Qual poro irá desaparecer por último e por quê b Se o material em questão é um espinélio MgAl2O4 identifique o possível mecanismo determinante para a retração dos poros no contorno de grão Um mecanismo aqui é definido por uma combinação de uma espécie atômica e um percurso de transporte Faça o mesmo para o poro dentro do grão Se os dados numéricos de transporte foram avaliados para todos os mecanismos que você identificou como você faria para deduzir qual seria provavelmente o limitante da taxa c Se os três poros mostrados na figura estão próximos o suficiente para que a difusão atômica ocorra facilmente haverá algum transporte de massa entre os poros Além de a tendência de cada um para diminuir Mostre a direção do transporte de massa e explique 16 Explique o mecanismo da sinterização com líquido reativo tal como ocorre para composições de CoWC Identifique duas interações sólidolíquido críticas características de sistemas apresentando este comportamento 17 Explique como a densificação nos estágios intermediário e final da sinterização sob taxa constante de aquecimento pode ser alterada em relação ao comportamento comum se i um dopante adicionado aumenta a taxa de difusão de vacâncias ii a densidade a verde do compactado é extremamente uniforme em tamanho de poros e iii alguns poros extremamente grandes estão presentes no compactado 18 Quando se produz um composto por reação do estado sólido a conclusão da reação depende do tamanho médio ou do máximo tamanho de partícula Explique O estado de agregação do material de partida influencia na reação 19 Usando equações explique por que uma sinterização utilizando alta taxa de aquecimento a uma temperatura elevada muitas vezes produz uma mesma densidade mas tamanho de grão menores