Compositos Metalicos

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

MATRIZes METÁLICAs
Dalton bladt
Elisa basei
Gabriel dezordi
Iasmim machado
Engenharia mecânica – 4MC
Materiais cerâmicos e poliméricos
Compósitos Reforçados por Fibras
	As primeiras aplicações dos compósitos com matriz metálica foram estruturais nas indústrias aeronáutica e aeroespacial, na forma de chapas ou peças forjadas, devido a necessidade de componentes leves e resistentes.
Matrizes Metálicas
Objetivos
	Nosso estudo será baseado em uma aplicação que trata do uso dos compósitos de matrizes metálicas na indústria. 
	Pretende-se mostrar qual é a utilização desse tipo de compósito, as suas propriedades, o seu comportamento mecânico, suas vantagens e desvantagens de seu uso, e por que sempre foi tão usado.
Introdução
Em diversas aplicações são utilizados materiais que possuem elevada razão: resistência mecânica / densidade; como materiais alternativos aos tradicionalmente empregados. Os metais e as ligas são bons materiais. Quando adicionados elementos de ligas as propriedades destes materiais apresentam mudanças. Por exemplo: seu módulo de elasticidade pode ser somente variado em 15% (apesar de que, com transformações de fase pode-se chegar até 300%).
Na década de 60, começaram um trabalho experimental onde sistema ligas de cobre eram reforçadas com fios de tungstênio. Em geral deseja-se nesses materiais de compósitos reforçados com fibras alta resistência, tenacidade e rigidez em relação ao seu peso. Veremos os relacionados às matrizes metálicas.
Metodologia
	
Para obter as informações a seguir,usamos o artigo:
 (MATERIAIS COMPÓSITOS DE MATRIZ METÁLICA – PERSPECTIVA DE USO) 
Escrito por Jesualdo Luiz Rossi do Centro de Ciência e Tecnologia dos Materiais/CCTM/IPEN.
MATÉRIA PRIMA
Compósitos são fabricados associando-se reforços e matrizes de todos os tipos de materiais: metálicos, cerâmicos e não metálicos especiais como carbono, boro e silício. Atualmente, os compósitos vêm sendo aplicados nos mais diversos setores industriais para substituir materiais metálicos convencionais, como o aço e o alumínio.
Antigamente,sistema ligas de cobre reforçadas com fios de tungstênio de 150 µm de diâmetro ou em ligas de prata reforçadas com "whiskers“(são monocristais muito finos com elevada perfeição cristalina e são usados para aumentar a tenacidade.)
O desenvolvimento destes primeiros materiais compósitos foi controlado pelo desenvolvimento das fibras.
Imagem metalográfica de um compósito de titânio reforçado com fibras de carbeto de silício
Exemplo compósito de matriz metálica reforçado com fibras.
Composição
A Matriz é composta por superligas: (a base de Níquel, Cobalto, Molibdênio. Mas também podem ser compostas por: ligas de alumínio, ligas de magnésio, ligas de titânio, ligas de cobre , etc.
As fibras são compostas geralmente (entre 10 e 60% em volume) de carbono, carbeto de silício SiC, de alumina (particulados em geral).	
12
Comparação entre as propriedades de vários compósitos metal- reforço de fibra
Obtenção do Material
Como visto os materiais usados na fabricação dos compósitos metálicos são elementos naturais, encontrados na natureza, então envolvem os mesmos processos de obtenção de Níquel, Cobalto, e ligas de alumínio, titânio, cobre e outros. Isso envolve processos como de fusão, compressão, eletrolítica, oxidação, dentre outros.
No caso das matrizes que geralmente são de carbono, carbeto de silício SiC, de alumina, envolvem nas suas obtenções a retirada do meio natural, carboredução do quartzo (carbeto de silício) e processo bayer (alumina).
(a)Fraca aderência entre as fibras e a matriz
(b)Excelente aderência entre fibras e matriz
Características
Resiste à temperaturas mais altas que com matriz polimérica.
Alta condutividade térmica aliada a estabilidade dimensional a altas temperaturas.
Alto módulo específico, alta resistência específica, e alta estabilidade ambiental.
Características
Suas propriedades diferenciadas são resultado da interação da matriz metálica com o material de reforço mecânico, conferindo ao material características diferentes das apresentados pelos materiais usados isoladamente em sua composição.
No caso das matrizes de alumínio e titânio possuem altas resistências à oxidação.
Faixa de resistência específica longitudinal versus
 módulo específico, obtida em materiais compósitos baseados
 na matriz de alumínio.
Curva de desenvolvimento do mercado de materiais 
Processamento
Processamento
	O processamento Saffil ocorre por meio da aplicação de uma pressão ao metal líquido de forma a se obter como produto final uma peça ou uma barra solidificada onde o metal líquido preencheu todas as cavidades possíveis dessa pré-forma. Essas pré-formas podem ser das mais variadas frações volumétricas sendo que quanto maior a fração volumétrica desejada de reforço, menor o tamanho das cavidades e maior a dificuldade de infiltração.
Processamento Infiltração sobre pressão (Saffil)
Processamento Fase Liquida à Matriz
Processamento
	Processo Osprey: onde o reforço é injetado num fluxo atomizado de alumínio fundido. 
O outro método, o processo Duralcan, mistura o reforço na forma particulada com o metal líquido.
Processamento Osprey
	Nesse processo ocorre a deposição de partículas de SiC e da matriz da liga de alumínio através do uso de técnica de spray onde o metal é disperso de maneira semelhante àquela que ocorre nos processos de atomização. Esse processo pode ser aplicado para largas produções, pois pode-se fazer com que o produto dessa deposição entre diretamente numa matriz de forjamento.
Processamento Osprey
Processamento Infiltração por Vácuo
Aplicação
São usados esses compósitos nas mais variadas área, como na aeronáutica em aviões, pilão; esteios; portas de acesso; vigas caixão; encaixes; contrafortes; vigas de assoalho; ventoinhas; compressores e aletas de turbina
Aviões
Aplicações
	Também é muitos usado no setor automotivo em molas, chassis. Em sistemas elétricos atuando em cabos e placas de baterias. No ramo médico atuando em mesas para raio-x, próteses, cadeiras de rodas. Até mesmo no esporte se usam compósitos metálicos em raquetes de tênis, hastes para esquis, quadro de bicicletas e motocicletas.
Aplicações
Aplicações
Aplicações
Também são utilizados em motores, estando presentes nos pistões, pinos dos pistões, biela; camisa do pistão.
E também estão presentes na suspensão e tração, na caixa de transmissão, disco de freio, garfos do câmbio e em vários componentes da suspensão.
Aplicações
Aplicações
Aplicações
Vantagens
Elevada resistência mecânica ;
Aguentam temperaturas mais elevadas que compósitos cerâmicos;
Alta condutividade térmica aliada a estabilidade dimensional, sendo usados até em componentes elétricos
Ampla utilização na indústria;
Os compósitos vêm sendo aplicados nos mais diversos setores industriais para substituir materiais metálicos convencionais, como o aço e o alumínio.
Desvantagens
- Custo alto da matéria prima (compósito em si) 50 a 100 % mais caro
- custo de processamento alto 
- velocidade de produção de partes além do desejado
- competição de outros materiais mais atuais
- necessidade de melhorias nas propriedades
- técnicas de processamento secundário caras
- sérias duvidas sobre reciclabilidade.
Conclusão
O processo de formação dos compósitos com matriz metálica implica em altas temperaturas (para a fusão do metal) e altas pressões (para a infusão do mesmo). Ambos requerem não só equipamentos mas principalmente um rígido controle de todos os parâmetros durante todo o processo. Embora existam casos de sucesso importantes, a tecnologia para tal ainda precisa ser muito mais desenvolvida para que seus custos justifiquem aplicações em maior escala.