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Profª. Roseli Balestra - Disciplina: Engenharia de Materiais - Curso: Engenharia de Produção 
Comparação de Classes de 
Materiais e Produtos Cerâmicos 
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 Forma-se com átomos de diferentes 
eletronegatividades (um alta e outro baixa) 
 Os elétrons de valência são “transferidos” entre 
átomos produzindo íons 
 A ligação iônica não é direcional, a atração é 
mútua 
 A ligação é forte, por isso o PF dos materiais com 
esse tipo de ligação é geralmente alto 
Como consequência da ligação ser predominantemente 
iônica (em algumas cerâmicas) a estrutura cristalina das 
cerâmicas são compostas por íons carregados eletricamente 
(CÁTIONS E ÂNIONS) 
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Comparação de Classes de 
Materiais e Produtos Cerâmicos 
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COMPORTAMENTO MECÂNICO DE CERÂMICOS E VIDROS 
COMPORTAMENTO FRÁGIL 
 
•Característica típica dos 
cerâmicos: melhor resistência 
em compressão que em 
tração. 
•Ensaio de tração é difícil de 
fazer e dá dispersão de 
resultados muito grande 
 
•Fazem-se ensaios de flexão! 
 
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CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS CERÂMICOS 
VIDRO-CERÂMICOS CRISTALINOS AMORFOS (VIDROS) 
Incluem os cerâmicos à 
base de Silicatos, 
Óxidos, Carbonetos e 
Nitretos 
Em geral com a mesma 
composição dos 
cristalinos, diferindo no 
processamento 
Formados inicialmente 
como amorfos e 
tratados termicamente 
O Silício e o Oxigênio 
formam cerca de 75% 
da crosta terrestre, 
sendo materiais de 
ocorrência comum na 
natureza e de baixo 
custo ! 
Os cerâmicos avançados 
são baseados em óxidos, 
carbonetos e nitretos 
com elevados graus de 
pureza 
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NiFe2O4 
BaTiO3 
ZrO2 
UO2 
Cr2O3 
MgO.Al2O3 
MgO 
Al2O3 
Comp. 
Componentes “magnéticos” 
Componentes electrónicos 
Isolamento térmico (estab. com 10%CaO) 
Combustível em reactores nucleares 
Revestimentos para resist. ao desgaste 
Idem 
Resistência ao desgaste 
Isolamento térmico e eléctrico 
Utilização 
Dióxido de urânio 
Zircónia (parcial.) estabilizada 
Titanato de Bário 
Ferrite de Níquel 
Óxido de Crómio 
Spinel 
Magnésia, magnésia refractária 
Alumina, alumina refractária 
Nome comum 
BN 
B4C 
WC 
TaC 
TiC 
Si3N4 
SiC 
Comp 
Abrasivos Carboneto de Boro 
Isolamento Nitreto de Boro 
Ferramentas de corte Carboneto de Tungsténio 
Resistência ao desgaste Carboneto de Tântalo 
Resistência ao desgaste Carboneto de Titânio 
Resistência ao desgaste Nitreto de Silício 
Abrasivos Carboneto de Silício 
Utilização Nome comum 
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MATERIAIS CERÂMICOS 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES 
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MATERIAIS CERÂMICOS 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES 
NITRETO 
DE SILÍCIO 
ALUMINA 
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MATERIAIS CERÂMICOS 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES 
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MATERIAIS CERÂMICOS 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES 
 
Dúvida da aula passada: 
 
(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4  Amianto 
 
“Crisótilo Asbesto” 
 
http://www.canalrh.com.br/mobile/artigo.asp?o=%7B4DD7
1CF9-3A90-46FD-864B-A040EDF6904C%7D 
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ÓXIDOS: PODEM SER SIMPLES OU MISTOS 
• EXEMPLOS DE ÓXIDO SIMPLES: 
- Alumina (Al2O3), 
- Berília (óxido de berilo), 
- Magnésia (óxido de Mg), 
- Zirconia (óxido de zircônio), 
- Tória (óxido de tório) 
- Sílica (SiO2) 
ÓXIDO MISTOS: são misturas de alumina, 
magnésia e sílica 
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ALUMINA 
• CARACTERÍSTICAS: 
- Baixo custo 
- Boas propriedades mecânicas 
- Excelente resistividade elétrica e dielétrica 
- Resistente à ação química 
- Aplicações: isoladores elétricos, aplicações 
aeroespaciais, componentes resistentes à abrasão…. 
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BERÍLIA 
• CARACTERÍSTICAS: 
- Apresenta boa condutividade térmica 
- Alta resistência mecânica 
- Boas propriedades dielétricas 
- É cara e difícil de trabalhar 
- A poeira é tóxica 
- Aplicações: giroscópios, transistores, resistores, … 
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MAGNÉSIA 
• CARACTERÍSTICAS: 
 
- Têm aplicações limitadas porque não é 
suficientemente resistente e é susceptível 
ao choque térmico, devido sua elevada 
dilatação térmica. 
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ZIRCÔNIA 
• CARACTERÍSTICAS: 
- Apresenta-se em várias formas (monoclínica, 
cúbica, etc) 
- A zircônica estabilizada apresenta: 
Alta tempratura de fusão (2760°C). 
Baixa condutividade térmica. 
Alta resistência à ação química. 
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TÓRIA 
• CARACTERÍSTICAS: 
- É o material cerâmico mais estável e 
o de mais alto ponto de fusão 
(3315°C). 
- - Aplicado em reatores nucleares. 
 
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PROPRIEDADES TÍPICAS DE ÓXIDOS 
CERÂMICOS 
 
 
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OUTROS TIPOS DE MATERIAIS CERÂMICOS 
• CARBETOS: 
- Carbetos de Tungstênio, carbeto de silício 
(conhecido como carborundum), carbeto 
(carboneto) de titânio. 
• BORETOS: 
- Boretos de hafnio, tântalo, tório, titânio, 
zircônio 
• NITRETOS DE BORO E SILÍCIO: 
- Os nitretos de boro tem dureza equivalente ao 
diamante e resiste sem oxidação até 1926°C 
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Peça recobertas com TiC 
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CERÂMICAS A BASE DE SILICATO 
•Silicatos constituem a maior e mais importante 
classe de minerais constituintes das rochas. 
• São materiais compostos principalmente por 
silício e oxigênio. 
• Si e O são os dois elementos mais abundantes na 
crosta terrestre –solos, rochas, argilas e areias se 
enquadram na classificação de silicatos. 
• Os silicatos apresentam grande variedade de 
estruturas. 
• Os átomos de Si são circundados 
tetraedricamente, por quatro átomos de 
oxigênio. 
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Cada átomo de silício, localizado no 
centro do tetraedro, está ligado a 4 
átomos de oxigênio, localizados 
nos vértices do tetraedro. 
• Os silicatos não são considerados materiais 
iônicos pois as ligações interatômicas Si-O e 
exibem um caráter covalente significativo. São 
ligações direcionais e relativamente fortes. 
• Porém, um tetraedro SiO4
4- atua como um íon 
naqueles compostos que possuem número 
suficiente de átomos de metal para fornecer os 
elétrons necessários. 
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Ex.: 
 
Silicatos simples: Envolvem tetraedros isolados. 
Ex.: Forsterita (Mg2SiO4). 
Possuem o equivalente a dois íons Mg2+ associados a 
cada tetraedro. 
A aquermanita Ca2MgSi2O7 é um mineral que possui o 
equivalente a dois íons Ca2+ e um íon Mg2+ ligados a cada 
unidade Si2O7
6-. 
 
 O íon Si2O76- é formado 
quando dois tetraedros 
compartilham um átomo 
de oxigênio comum. 
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 Silicatos em camadas: 
 
Através da multiplicação de unidades tetraédricas em 
duas dimensões são obtidas estruturas em lâminas ou 
camadas. Pode ser produzida pelo compartilhamento de 
três íons de oxigênio em cada um dos tetraedros. 
 
 
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 Ex.: Caulinita [Al2(Si2O5)(OH)4] 
 
A caulinita é utilizada na fabricação de porcelana, 
cerâmica, comprimidos e, se apresentar um grau de 
pureza muito alto, apresenta uma coloração muito alva, 
o que possibilita seu uso pela indústria de papel. 
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 Ex.: Caulinita [Al2(Si2O5)(OH)4] 
 
A caulinita é utilizada na fabricação de porcelana, 
cerâmica, comprimidos e, se apresentar um grau de 
pureza muito alto, apresenta uma coloração muito alva, 
o que possibilita seu uso pela indústria de papel. 
Plano de ânions intermediários, formado por ions O2- 
da camada (Si2O5)
2- e íons OH- que compõem parte da 
camada de Al2(OH)4
2+ 
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 A camada tetraédrica de (Si2O5)
2- torna-se 
eletricamente neutra através de uma camada adjacente de 
Al2(OH)4
2+. 
 Ex.: Caulinita [Al2(Si2O5)(OH)4] 
Enquanto a ligação dentro das laminas é forte 
(intermediária entre iônica e covalente), as lâminas 
adjacentes estão ligadas fracamente umas às outras 
através de forças fracas de Van der Waals. 
 
O cristal de caulinita é composto por uma série dessas 
camadas ou lâminas duplas, empilhadas de forma paralela 
umas sobre as outras, formando pequenas placas planas – 
diâmetro inferior a 1 μm e praticamente hexagonais. 
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 Ex.: Caulinita [Al2(Si2O5)(OH)4] 
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Outros minerais: 
 Feldspato 
 
Família de minerais, constituintes de rochas que formam cerca 
de 60% da crosta terrestre. 
 
Cristalizam nos sistemas triclínico ou monoclínico. 
 
Eles cristalizam do magma, podendo também podem ser 
encontrados em alguns tipos de rochas sedimentares. 
 
As aplicações mais importantes são: 
 - Fabricação de vidro (sobretudo feldspatos potássicos) - 
reduzem a temperatura de fusão do quartzo, ajudando a 
controlar a viscosidade do vidro). 
 - Fabricação de cerâmicas: aumentam a resistência e 
durabilidade das cerâmicas. 
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Outros minerais: 
 Feldspato 
 
Alguns exemplos de feldspatos: 
 
Ortoclase ou ortoclásio (KAlSi3O8). 
 Cristaliza-se no sistema cristalino monoclínico. 
A sua dureza é igual a 6 (escala de Mohs), com peso específico 
igual a 2,56-2,58 g/cm³. 
É utilizada na fabricação de porcelanas e como constituinte de 
pós abrasivos. 
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Outros minerais: 
 Feldspato 
 
Alguns exemplos de feldspatos: 
 
Albita. (NaAlSi3O8). 
 Cristaliza-se no sistema cristalino triclínico. 
A indústria cerâmica faz amplo uso deste mineral para 
produzir artefatos refratários, dada a sua alta resistência ao 
calor. 
Apresenta dureza entre 5-6,6 (escala de Mohs) e peso 
específico igual a 2,62 g/cm³. 
 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 
Materiais cerâmicos tradicionais são aqueles fabricados 
principalmente à base de argila. 
• À argila adiciona-se outros componentes, como por 
exemplo a sílica e o feldspato. 
• A argila apresenta uma estrutura cristalina de silicatos 
em camadas. 
• Sua composição consiste de alumino-silicatos 
hidratados (Al2O3*SiO2*H2O), apresentando ainda 
outros óxidos em pequenas quantidades (TiO2,Fe2O3, 
MgO, Na2O, K2O). 
• A argila natural também pode apresentar impurezas de 
origem orgânica. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 
TIPOS DE ARGILA 
 
1. Argila natural: 
 
É uma argila que foi extraída e limpa, e que pode ser 
utilizada em seu estado natural, sem a necessidade de 
adicionar outras substâncias. 
 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
2. Argila refratária: 
• Argila que adquire este nome em função de sua 
qualidade de resistência ao calor. 
• Suas características físicas variam, umas são muito 
plásticas finas, outras não. 
• Apresentam geralmente alguma proporção de ferro e se 
encontram associadas com os depósitos de carvão. 
•São utilizadas nas massas cerâmicas dando maior 
plasticidade e resistência em altas temperaturas, 
bastante utilizadas na produção de placas refratárias 
que atuam como isolantes e revestimentos para fornos. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
3. Caulim ou argila da china: 
 
• Argila primária, utilizada na fabricação de massas para 
porcelanas. 
 
• É de coloração branca e funde a 1800°C - pouco plástica, 
deve ser moldada em moldes ou formas pois com a mão 
é impossível. 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
4. Argilas de bola (Ball-Clay): 
 
• São argilas secundárias muito plásticas, de cor azulada 
ou negra, apresenta alto grau de contração tanto na 
secagem quanto na queima. 
• Sua grande plasticidade impede que seja trabalhada 
sozinha, fica pegajosa com a água. 
• É adicionada em massas cerâmicas para proporcionar 
maior plasticidade e tenacidade à massa. Vitrifica aos 
1300°C. 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
5. Argilas para grês: 
 
• Argila de grão fino, plástica, sedimentária e refratária - 
que suporta altas temperaturas. 
• Vitrificam entre 1250 - 1300°C. 
• Nelas o feldspato atua como material fundente. 
• Após a queima sua coloração é variável, vai do 
vermelho escuro ao rosado e até mesmo acinzentado 
do claro ao escuro. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
6. Argilas vermelhas: 
 
• São plásticas com alto teor de ferro resistem a tem-
peraturas de até 1100°C, porém fundem em uma 
temperatura maior e podem ser utilizadas com vidrados 
para grês. 
• Sua coloração é avermelhada escuro quando úmida 
chegando quase ao marrom, quando queimada a 
coloração se intensifica para o escuro de acordo com 
seu limite de temperatura de queima. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
7. Bentonita: 
 
• Argila vulcânica muito plástica, contém mais sílica do 
que alumínio, se origina das cinzas vulcânicas. 
• Apresenta uma aparência e tato gorduroso, pode 
aumentar entre 10 e 15 vezes seu volume ao entrar em 
contato com a água. 
• Adicionada a argilas para aumentar sua plasticidade. 
Funde por volta de 1200°C. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS TRADICIONAIS 
 
 TIPOS DE ARGILA 
 
8. Argila expandida: 
• A argila expandida é produzida em grandes fornos 
rotativos, utilizando argilas especiais que se expandem 
a altas temperaturas (1100 oC), transformando-as em 
um produto leve, de elevada resistência mecânica, ao 
fogo e aos principais ambientes ácidos e alcalinos, como 
os outros materiais cerâmicos. 
• Suas principais características são: leveza, resistência, 
inércia química, estabilidade dimensional, 
incombustibilidade, além de excelentes propriedades 
de isolamento térmico e acústico. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 Ao contrário dos materiais cerâmicos tradicionais, baseados 
principalmente na argila, os materiais cerâmicos avançados 
são fundamentalmente compostos puros, ou quse puros, de 
óxidos, carbonetos (carbetos) ou nitretos. 
TABELA – PONTOS DE FUSÃO DE ALGUNS COMPOSTOS CERÂMICOS 
Carboneto de háfnio, HfC 4150 oC 
Carboneto de titânio, TiC 3120 oC 
Carboneto de tungstênio, WC 2850 oC 
Carboneto de silício, SiC 2500 oC 
Óxido de Alumínio, Al2O3. 2050 
oC 
Dióxido de silício, SiO2 1715 
oC 
Nitreto de silício, Si3N4 1900 
oC 
Dióxido de titânio, TiO2 1605 
oC 
Obs: Caulim ~ 1800 oC; 
Argila ~ 1300 oC 
(dependendo do tipo). 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
O óxido de alumínio é extraído da bauxita, o principal 
minério de alumínio. 
Industrialmente, a bauxita é purificada em óxido de 
alumínio através do processo Bayer, e o óxido é depois 
convertido em alumínio metálico pelo processo Hall-
Héroult. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
 
• As pedras preciosas rubi e safira são compostas 
principalmente por óxido de alumínio e as suas cores 
características são-lhes dadas por traços de impurezas. 
• A bauxita contém apenas cerca de 40-60% de alumina, 
Al2O3, sendo o resto uma mistura de sílica, vários óxidos 
de ferro, e dióxido de titânio. 
• A alumina deve ser purificada antes de poder ser 
refinada à alumínio metálico. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 No processo Bayer, a bauxita é lavada com uma solução 
quente de hidróxido de sódio, NaOH, a 175°C. Isto converte 
o óxido de alumínio no minério em em aluminato de sódio, 
NaAl(OH)4, de acordo com a equação química: 
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O → 2 NaAl(OH)4 
Os outros componentes da bauxita não se dissolvem e 
podem ser filtrados como impurezas sólidas. 
Depois, a solução é resfriada, e o hidróxido de alumínio 
dissolvido precipita-se em um sólido branco. 
NaAl(OH)4 → Al(OH)3 + NaOH 
Quando então aquecido à 1050°C, o hidróxido de alumínio 
se decompõe em alumina, liberando vapor de água no 
processo: 
2 Al(OH)3 → Al2O3+ 3 H2O 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 No processo Bayer, a bauxita é lavada com uma solução 
quente de hidróxido de sódio, NaOH, a 175°C. Isto converte 
o óxido de alumínio no minério em em aluminato de sódio, 
NaAl(OH)4, de acordo com a equação química: 
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O → 2 NaAl(OH)4 
Os outros componentes da bauxita não se dissolvem e 
podem ser filtrados como impurezas sólidas. 
Depois, a solução é resfriada, e o hidróxido de alumínio 
dissolvido precipita-se em um sólido branco. 
NaAl(OH)4 → Al(OH)3 + NaOH 
Quando então aquecido à 1050°C, o hidróxido de alumínio 
se decompõe em alumina, liberando vapor de água no 
processo: 
2 Al(OH)3 → Al2O3+ 3 H2O 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
 Profª. Roseli Balestra - Disciplina: Engenharia de Materiais - Curso: Engenharia de Produção Profª. Roseli Balestra - Disciplina: PMC - Cursos: EM e EP – 12/06/2013 
MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
 ALUMINA (Al2O3) 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
ZIRCÔNIA (ZrO2) 
• Combinando-se a zircônia com MgO ou Y2O3 (a até 9%) e 
aplicando-se tratamentos térmicos, pode-se produzir a 
chamada zircônia parcialmente estabilizada (PSZ ou ZPE), 
que apresenta tenacidade à fratura excepcionalmente 
alta para materiais cerâmicos. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
ZIRCÔNIA (ZrO2) 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
CARBETO DE SILÍCIO (SiC) 
 
• O Carbeto (ou carboneto) de silício, também chamado 
carborundum é um composto químico de silício e 
carbono, com fórmula química SiC. 
• Ocorre na natureza, sob a forma de um minério 
extremamente raro chamado Moissanita. 
• A produção industrial de pós de carbeto de silício iniciou-
se nas últimas décadas do século XIX, utilizados para a 
fabricação de abrasivos. 
• A sinterização de carbeto de silício, usualmente com a 
adição de óxidos (entre eles, Al2O3, B2O3, Y2O3), origina 
peças de elevada dureza e resistência a abrasão e 
excelente resistência a oxidação a altas temperaturas. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
CARBETO DE SILÍCIO (SiC) 
• Entre as aplicações mais comuns dos materiais cerâmicos 
a base de carbeto de silício, incluem-se vedantes e 
válvulas, moldes para lentes, rolamentos, placas de 
desgaste. 
• Devido às suas características de resistência ao calor 
(decompõem-se por sublimação em torno de 2700 oC, 
não se fundindo sob nenhuma pressão conhecida) e à 
fluência, o SiC é utilizado, por exemplo em componentes 
de fornos de difusão. 
• O processo de síntese do carbeto de silício, desenvolvido 
por Edward Goodrich Acheson em 1891, é 
essencialmente o mesmo até o presente, sendo 
denominado Processo Acheson. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
CARBETO DE SILÍCIO (SiC) 
Como matérias-primas, emprega-se: 
• areia de sílica (o teor de SiO2 não deve ser inferior a 97%), 
• coque de petróleo, em proporção estequiométrica com 
um ligeiro excesso de carbono. 
• Adiciona-se ainda cerca de 10% de serragem para facilitar 
a liberação do monóxido de carbono produzido durante a 
reação; e também, aproximadamente 2% de cloreto de 
sódio, a fim de eliminar parte das impurezas sob a forma 
de cloretos metálicos voláteis. 
• A mistura é colocada num forno de formato retangular, e 
disposta ao redor de um eletrodo de grafita. 
• Uma corrente elétrica passa através do eletrodo, 
aquecendo a mistura. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
CARBETO DE SILÍCIO (SiC) 
A alta temperatura alcançada (em torno de 2000 oC) 
promove reações entre os elementos da mistura, sendo que 
a reação principal efetua-se da seguinte maneira: 
SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO 
 
 Ao redor do eletrodo origina-se o carbeto de silício na 
forma de grandes cristais. 
Por sobre esses cristais, depositam-se, na zona mais fria do 
forno (abaixo de 2000 oC), camadas de estruturas diferentes, 
tais como: SiC amorfo e uma crosta constituída por materiais 
que não reagiram. 
O carbeto de silício obtido possui de 96 a 99% de pureza. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
CARBETO DE SILÍCIO (SiC) 
 
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CARBETO DE SILÍCIO 
• Apresenta elevada 
condutividade térmica. 
• Baixa dilatação térmica 
(baixo choque 
térmico). 
• É um dos melhores 
materiais sob o ponto 
de vista de resistência 
ao desgaste e à 
abrasão. 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4) 
 
• Nitreto de silício (Si3N4) é um composto químico de 
silício e nitrogênio. 
• É uma cerâmica de alta resistência em uma ampla faixa 
de temperatura, condutividade térmica moderada, baixo 
coeficiente de dilatação térmica, possui também 
propriedades de elasticidade e tenacidade 
moderadamente altas se tratando de uma cerâmica. 
• Esta combinação de propriedades leva à uma excelente 
resistência ao choque térmico, capacidade de suportar 
altas cargas estruturais e temperaturas, e resistência ao 
desgaste. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
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NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4) 
 
• O nitreto de silício foi produzido pela primeira vez em 
1857 por Deville e Wohler, mas sua produção comercial 
ativa começou apenas em 1950. 
• Na natureza, Si3N4 foi encontrado na década de 1990 
como minúsculas inclusões em meteoritos, e foi 
nomeado nitreto pelo físico americano Alfred Nier. 
• O nitreto de silício pode ser obtido por reação direta 
entre silício e nitrogênio em temperaturas entre 1300 e 
1400°C: 
3 Si(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s) 
 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4) 
 
• O processo de obtenção de nitreto de silício, hoje em dia 
amplamente utilizado pela indústria é a redução 
carbotérmica em atmosfera de nitrogênio a 1400-
1450°C: 
 
3 SiO2(s) + 6 C(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s) + 6 CO(g) 
 
• Há certa dificuldade na produção de materiais cerâmicos 
a base de nitreto de silício. 
• Por ser uma cerâmica covalente, possui baixo coeficiente 
de difusão e consequente dificuldade de densificar via 
estado sólido. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4) 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: 
 Alta resistência mecânica, 
 Baixa densidade (apresenta 40% da densidade das 
superligas usadas a altas temperaturas), 
 Baixa condutividade térmica quando comparado ao aço, 
 Alta resistência mecânica a temperaturas elevadas 
(~1300 0C), 
 Resistência à choque térmico (baixo coeficiente de 
expansão térmica associado a estabilidade a altas 
temperaturas e inércia química), 
 Baixo coeficiente de atrito, 
 Boa resistência a oxidação, 
 Excelentes propriedades de desgaste. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
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NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4) 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: 
 Alta resistência mecânica, 
 Baixa densidade (apresenta 40% da densidade das 
superligas usadas a altas temperaturas), 
 Baixa condutividade térmica quando comparado ao aço, 
 Alta resistência mecânica a temperaturas elevadas 
(~1300 oC), 
 Resistência à choque térmico (baixo coeficiente de 
expansão térmica associado a estabilidade a altas 
temperaturas e inércia química), 
 Baixo coeficiente de atrito, 
 Boa resistência a oxidação, 
 Excelentes propriedades de desgaste. 
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MATERIAIS CERÂMICOS AVANÇADOS 
(TÉCNICOS OU DE ENGENHARIA) 
 
NITRETO DE SILÍCIO (Si3N4) 
 
• Materiais feitos a base de nitreto de silício são 
amplamente utilizados na indústria automobilística, 
principalmente em partes de motores. 
• Materiais cerâmicos a base de nitreto de silício também 
são amplamente utilizados como ferramentas de corte 
por propiciar uma maior taxa de remoção de material, 
diminuindo o ciclo total de processamento. 
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BORETOS 
 
• Apresentam alta dureza. 
• Elevada relação resistência/rigidez. 
• Resistência à elevadas temperaturas. 
 
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VIDROS DA FAMÍLIA SODA-CAL 
• São os mais antigos, mais baratos e mais 
utilizados 
• São de fácil conformação 
• Podem ser usados até temperaturas de 
460°C no estado recozido e até 250°C no 
estado temperado 
 
• Aplicações: 
• Janelas, garrafas, copos,… 
 
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VIDROS AO CHUMBO 
• Têm alta resistividade elétrica. 
• Custo relativamente baixo. 
 
• Aplicações: 
• Tubulações de sinalização de neônio, 
diversos componentes ópticos, … 
 
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VIDROS AO SILICATO DE BORO 
• Têm excelente durabilidade química 
• Excelente resitência ao calor e ao choque térmico 
• O tipo mais + comum é o pyrex e o kovar 
 
• Aplicações: 
• Vedações, visores, medidores, tubulações, 
espelhos de telescópios, vidros de laboratórios, 
vidros de fornos,… 
 
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VIDROS AO SILICATO ALUMINOSO 
• São de custo elevado 
• Apresentam boa resistência a temperaturas 
relativamente elevadas e boa resistência ao 
choque térmico 
• Boa resistência `a produtos químicos 
 
• Aplicações: 
• Termômetros para altas temperaturas, tubos de 
combustão, utensílios para empregos em fornos 
de cozinhar,… 
 
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VIDROS DE SÍLICA FUNDIDA 
• São constituídos 100% de sílica 
• São muito puros e um dos mais transparentes 
• São os mais resistentes à temperatura (resistem até 1260°) 
• Possuem excelente resistência ao choque térmico e à ação 
de agentes químicos 
• São de custo elevado e de conformação difícil 
 
• Aplicações: 
• Especiais como sistemas ópticos de laboratório, 
instrumentos para laboratório de pesquisa 
 
 Profª. Roseli Balestra - Disciplina: Engenharia de Materiais - Curso: Engenharia de Produção 
Etapas do processamento 
de materiais cerâmicos 
Profª. Roseli Balestra - Disciplina: PMC - Cursos: EM e EP 
• Fragmentação das materiais primas e Classificação 
dos pós; 
• Seleção das matérias-primas (predominantemente 
na forma de pós); 
• Escolha e preparação das misturas; 
• Conformação das misturas cerâmicas 
• Secagem (se necessário) 
• Queima das peças conformadas 
• Tratamentos pós-queima (se necessário)