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Materiais Compósitos 
Bruno Paiva Alves 15/0007191 
Clara Fonseca da Justa 
 150013485 - Jorge Guilherme Bezerra Amaral 
Juliana Silva Lionço 
Natan Ramos-140029371 
Introdução: O Que São Materiais Compósitos?
São materiais multifásicos produzidos artificialmente: onde se encontra uma fase contínua (matriz) e uma dispersa (reforço);
 Matriz: Poliméricos, cerâmicos ou metálicos; 
 Reforço: Quantidade, forma, distribuição e tamanho.
 Matriz e Reforço:
A matriz tem papel de fazer a transferência dos esforços mecânicos para o reforço;
O reforço tem a tarefa de suportar os esforços mecânicos transferidos pela matriz; 
Deve-se existir uma compatibilidade tanto física quanto química entre ambos. Caso contrário, a transferência se torna ineficiente. 
 Vantagens do Uso de Compósitos
Fornecem um produto superior; 
Atingem excelentes propriedades mecânicas e menor massa possível;
Garante maior tenacidade, resistência à fadiga e corrosão do material compósito;
Fácil manutenção;
Resistência à impactos;
Sua aplicabilidade é de grande importância (Tem grande destaque na indústria aeroespacial).
 
 Comparação de materiais monolíticos com materiais compósitos.
Tipos de Compósitos 
 
Compósitos Fortalecidos por Dispersão
Compósitos formados por frações volumétricas de partículas dispersas numa matriz, e que lhe conferem propriedades de dureza, resistência e etc.
O mecanismo de endurecimento depende das interações entre as partículas e as discordâncias na matriz.
Exemplos
Negro de Fumo(Fuligem)
Exemplos
Cermetos são metais-cerâmicos formados de fases cerâmicas de alta resistência ao desgaste com matrizes metálicas duras e de ductilidade adequada.
Compósitos fortalecidos por fibras
Compósitos nos quais a fase dispersa se encontra na fase de fibras.
Conferem alta resistência mecânica(Resistência Mecânica Específica).
Conferem Rigidez numa base de peso.(Módulo Específico).
Tecnologicamente são mais importantes.
Possuem como objetivo a obtenção de resistência ou rigidez em relação ao seu peso.
Exemplos
Boeing B-29 Superfortress
Desembarque Aliado na Normandia 
Compósitos Classificados Quanto à Dispersão:
Partículas:
Partículas grandes; 
Partículas pequenas;
 Estruturais ◦ Laminados ◦ Painéis em Sanduíche.
Classificação Quanto à Fibra
 Contínua (fibras longas):
Alinhadas;
Descontínua (fibras curtas):
 Alinhadas;
Orientadas aleatoriamente.
Classificação Quanto à Estrutural:
 Constituição de um Laminado
Classificação Quanto à Estrutural:
 Painéis Sanduíche
Compósitos Reforçados com Partículas Grandes 
Contém partículas de 10 a 250 mm e são chamados de compósitos particulados; 
A temperatura ambiente ,os compósitos reforçados por dispersão são menos resistentes que as ligas tradicionais;
Mas a resistência não decai tanto com o aumento da temperatura;
Sua resistência a fluência é maior que metais e ligas.
Compósitos reforçados com partículas grandes 
 Exemplo: 
 Concreto: material compósito que consiste em um agregado de partículas ligadas entre si em um corpo sólido através de algum tipo de meio de ligação, isto é, um cimento;
Características dos Compósitos Reforçados com Fibras 
Em um compósito suas características são uma combinação das características da matriz e das fibras que o compõe.
Quanto às fibras, os principais aspectos a serem levados em consideração será:
a) Suas propriedades;
b) Relação entre o comprimento e o diâmetro das fibras;
c) Quantidade e Orientação das fibras; 
Propriedades das fibras
Resistentes, rígidas e leves.
Elevada temperatura de fusão, se em compósitos que serão utilizados em altas temperaturas
Resistência específica (definida pela razão entre o limite de resistência de tração e o peso específico da fibra).
Módulo específico (a razão do módulo de elasticidade pelo peso específico da fibra). 
Compósitos reforçados com fibras resistências e módulos específicos elevados têm sido produzidos empregando materiais de baixo peso específico.
Comprimento e Diâmetro da Fibra
Curtas, longas ou contínuas;
Razão de aspecto: relaciona o comprimento da fibra e o seu diâmetro. Quanto mais elevada esta razão, maior a resistência mecânica da fibra. Fibras longas têm maior capacidade de sustentação de carga.
A carga aplicada em um C.R.F. é transmitida e distribuída entre as fibras pela fase matriz - moderadamente dúctil na maioria dos casos.
Se a ligação matriz-fibra é forte, há um reforço significativo. Este é interrompido nas extremidades da fibra, e depende do comprimento dela.
Comprimento e Diâmetro da Fibra
Para a combinação fibra-matriz existe um dado comprimento crítico(lc) que depende do diâmetro e da resistência da fibra, além da resistência da ligação fibra-matriz. 
O comprimento das fibras contínuas excede o valor crítico, enquanto que as fibras mais curtas (descontínuas) devem ter comprimentos que sejam próximos ao valor crítico para que não apresentem deformações quando o material for submetido a altas cargas.
Orientação da Fibra
Fibras curtas, ordenadas aleatoriamente e com razão de aspecto pequeno: facilmente introduzidas na matriz e resultam em comportamento relativamente isotrópico.
Fibras unidirecionais, longas ou mesmo contínuas (elevada razão de aspecto): produzem propriedades anisotrópicas, com boa resistência mecânica e rigidez paralelas às fibras. No entanto, tem baixas propriedades se a carga for perpendicular às fibras.
Essas propriedades podem ser adaptadas para satisfazer diferentes tipos de carregamentos. Podem ser feitos arranjos ortogonais, arranjos em múltiplas direções e arranjos tridimensionais.
Ensaio de Tração compósito de Fibra 
Quantidade de Fibras
Uma grande fração volumétrica de fibras aumenta a resistência e a rigidez do C.R.F. (Regra das Misturas - prevê as propriedades de um compósito a partir da relação entre as quantidades relativas da matriz e das fibras, no caso)
Essa fração não pode ultrapassar 80% e as fibras precisam ser envoltas pela matriz.
Fase Fibra
Classificação de acordo com diâmetro e tipo do material 
Uísqueres - monocristais
Fibras - polímeros ou cerâmicas
Fios - metais/ligas
A Fase Matriz 
Metálica
Polimérica
Cerâmica
Função da Fase Matriz
Ligar uma fibra a outra 
Distribuir as tensões aplicadas externamente entre as fibras 
Proteger as fibras individuais contra danos superficiais 
Aplicações 
Referências
 http://www.demar.eel.usp.br/compositos/Notas_aula/introducao.pdf
FELTRE, Ricardo; Fundamentos da Química, vol. Único, Ed. Moderna, São Paulo/SP – 1990.
CALLISTER Jr., W. D., Ciência e Engenharia dos Materiais – Uma Introdução, John Wiley & Sons, 2008.