Unidade 5 - Materiais Cerâmicos

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Materiais de Construção Mecânica 
CCE 0687 
 
Unidade 5 – Materiais Cerâmicos 
 
 
 
 
Professor: Fábio Oliveira. 
2013/2. 
 
 
Introdução 
 Os materiais cerâmicos compreendem todos os 
materiais inorgânicos, não metálicos e 
metálicos, obtidos geralmente após tratamento 
térmico em temperaturas 
elevadas. Ex.: SiO2 (sílica) 
e Al2O3 (alumina). 
 
Introdução 
 Apresentam uma “mistura” de ligações: 
iônicas, covalentes e metálicas. Consistem 
em um arranjo de átomos interconectados. 
Geralmente apresentados 
na forma de óxidos, 
carbetos e nitretos. 
Introdução 
 O grafite e o diamante são considerados 
cerâmicas!! Apesar de serem compostos 
unicamente de carbono, ambos são forma 
inorgânicas de carbono, não sendo produzidos 
por nenhum tipo 
de organismo vivo. 
Características Gerais 
 - Fragilidade; 
 - Dureza; 
 - Estabilidade química; 
 - Alto ponto de fusão; 
 - Isolantes térmicos e elétricos. 
Características Gerais - Exceções 
 - Fragilidade: cerâmicas super-plásticas 
 Ex.: ZrO2 estabilizado com Y2O3. 
 - Isolantes térmicos: diamante  melhor 
condutor térmico conhecido. 
 - Isolantes elétricos: semicondutores e 
supercondutores. 
Classificação dos 
Materiais Cerâmicos 
 - Naturais: argila, quartzo, talco, calcita, 
magnesita, grafita, etc; 
 
 - Sintéticos: Alumina, carbeto de silício, 
etc. 
 
Classificação dos 
Materiais Cerâmicos 
Materiais Cerâmicos 
Tradicionais e Técnicos 
Material 
cerâmico 
Matérias-
primas 
Estrutura Propriedades Processamento Aplicações 
Tradicional 
(silicatos) 
Minerais 
(98% 
pureza) 
Não 
uniforme e 
porosa 
Mecânicas 
Prensagem, 
extrusão e 
queima 
Construção 
e produtos 
domésticos 
Técnico (alto 
desempenho 
e alta 
tecnologia) 
Produtos 
químicos 
industriais 
(98% 
pureza) 
Homogênea 
e menos 
porosa 
Mecânicas , 
elétricas, 
magnéticas, 
nucleares, 
ópticas, 
térmicas, 
químicas e 
biológicas 
Prensagem, 
moldagem por 
injeção e 
sinterização 
Eletrônica, 
estrutural, 
química e 
refratários 
Materiais Cerâmicos Tradicionais 
 Estruturais 
 - Microestrutura polifásica; 
 - Ex.: Tijolos, azulejos, telhas, louças, etc. 
Vidros 
 - Basicamente compostos de silício, sódio e 
cálcio. Facilmente moldáveis; 
 
Materiais Cerâmicos Tradicionais 
 Vitrocerâmicas 
 - Vidros amorfos após serem tratados 
termicamente, são transformados em sólidos 
cristalinos; 
 - Ex.: Placas para fogões 
(cooktop), Pyrex, vidraria 
de laboratório, etc. 
 
Materiais Cerâmicos Tradicionais 
 Abrasivos 
 - Possuem alto ponto de fusão e são inertes em 
ambientes severos; 
 - Usados para desgastar, polir ou cortar materiais 
mais moles; 
 - Ex.: SiC, pasta de diamante, 
WC, etc. 
 
Materiais Cerâmicos Tradicionais 
 Refratários 
 - Possuem alta dureza, resistência ao desgaste, alta 
tenacidade 
 - Várias composições: argila, sílica e básicos (MgO); 
 - Ex.: Churrasqueiras, altos fornos, etc. 
 
 
Materiais Cerâmicos Tradicionais 
 Cimentos 
 - Produzidos em fornos de calcinação (1400 °C), 
através da mistura de argila e minerais. 
 - A reação de endurecimento consiste na 
hidratação dos constituintes do cimento: 
 
 
Materiais Cerâmicos Técnicos 
 - Possuem alta estabilidade térmica e química 
além de alta resistência mecânica; 
 - Ex.: lâmpadas com invólucro interior de 
alumina, componentes eletrônicos, 
biomateriais, etc. 
 
Processamento de 
Materiais Cerâmicos 
 O processamento de materiais cerâmicos à base 
de argila é feito a partir da compactação de pós 
ou partículas, com posterior aquecimento à 
temperaturas apropriadas. 
 
 
 
Preparação 
da matéria-
prima 
Moldagem Secagem Sinterização 
Sinterização 
 As partículas se 
ligam através de 
pontos de contato. 
Grande número de 
poros. 
 Formação de 
“pescoço” entre 
as partículas, o 
que torna a peça 
mais densa. 
 Final: poros 
arredondados com 
menor espaço entre 
eles. 
Processamento de 
Materiais Cerâmicos 
 O processamento de vidros é caracterizado pela 
conformação e posterior tratamento térmico. 
 
 
 
Conformação 
Prensagem Insuflação Estiramento 
Tratamento 
Térmico 
Recozimento 
Têmpera 
de vidro 
Peças com 
paredes 
espessas 
Pressão 
através de 
injeção de ar 
Conformação 
de lâminas, 
tubos, fibras, 
etc 
Propriedades dos 
Materiais Cerâmicos 
Térmicas 
 - Alta capacidade calorífica; 
 - Baixo coeficiente de expansão térmica; 
 - Condutividade térmica; 
 - Aplicação: Indústria aeroespacial. 
Propriedades dos 
Materiais Cerâmicos 
Ópticas 
 - Transparência; 
 - Conversão de luz em eletricidade; 
 - Luminiscência; 
 - Reflexão; 
 - Aplicações: Janelas, LED’s, fibras óticas, etc. 
Propriedades dos 
Materiais Cerâmicos 
Mecânicas 
 - Duros e frágeis (não deformam plasticamente); 
 - Resistência ao desgaste; 
 - Resistência à corrosão; 
 - Aplicações: Construções civis, ferramentas de 
corte, blindagem de veículos, etc. 
Propriedades dos 
Materiais Cerâmicos 
Elétricas 
 - Isolantes (Al2O3); 
 - Semicondutores (SiC); 
 - Supercondutores (TiBa2Ca3Cu4O11); 
 - Aplicações: Componentes de computadores, 
isolantes elétricos, etc. 
Exercícios 
 1 – Qual a definição de materiais cerâmicos? 
 2 – Classifique as cerâmicas. 
 3 – Cite duas características das cerâmicas. 
 4 – No que consiste a sinterização dos materiais cerâmicos? 
 5 – Cite três aplicações de materiais cerâmicos.