Processos Materiais Cerâmicos P2

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Profª. Roseli Balestra - Disciplina: Engenharia de Materiais - Curso: Engenharia de Produção 
 
Depende da consistência do 
sistema: 
 
Barbotina 
 
Pasta plástica 
 
Material granulado 
 
 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 
Depende da consistência do 
sistema: 
 
Barbotina 
 
Pasta plástica 
 
Material granulado 
 
 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
• Mais popular 
• Alta capacidade de produção 
• Tecnologia relativamente simples 
• Pressão variando de alguns MPa até centenas 
de MPa 
• Água no máximo 15% 
• Uso de plastificantes ou lubrificantes 
• Uso na fabricação de isoladores elétricos, 
azulejos, revestimentos, telhas, refratários, 
pisos, etc. 
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












D
H
uzP 21
A tensão média de compactação (), depende: H/D, distribuição de pressão radial (z), atrito 
da parede da matriz (u) 
(a) 
Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
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












D
H
uzP 21
A tensão média de compactação (), depende: H/D, distribuição de pressão radial (z), atrito 
da parede da matriz (u) 
(a) 
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Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
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Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 













D
H
uzP 21













D
H
uzP 1
A tensão média de compactação (), depende: H/D, distribuição de pressão radial (z), atrito 
da parede da matriz (u) 
(a) (b) 
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Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
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Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (UNIAXIAL) - 
Problemas 
 
• Gradiente de densidade a verde 
• Desgaste da matriz 
• Limitações dimensionais 
• Trincamento e fratura das amostras 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (Isostática) - 
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Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação (Isostática) - 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
(a) (b) (c) (d) 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
(a) (b) (c) (d) 
(a) Fratura no topo do volume com ângulo agudo 
(distribuição heterogênia de tensão – pressão 
excessiva). 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
(a) (b) (c) (d) 
(b) Laminação – Pós muitos finos – pressão de ar 
gerada durante a compactação. 
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Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
(a) (b) (c) (d) 
(c) Fratura cônica – pressagem sem ligante 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
(a) (b) (c) (d) 
(d) Cilindros - relaxação dos molde de borracha 
depois da compactação isostática. 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
Estágios: 
I – Rearranjo (sem deformação plástica) 
II – Fragmentação das partículas nos pontos de 
contato 
III – Compressão elástica do compacto como 
um todo. 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
Estágios: 
I – Rearranjo (sem deformação plástica) 
II – Fragmentação das partículas nos pontos de 
contato 
III – Compressão elástica do compacto como 
um todo. 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
Estágios: 
I – Rearranjo (sem deformação plástica) 
II – Fragmentação dos aglomerados nos 
pontos de contato 
III – Compressão elástica do compacto como 
um todo. 
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Processamentode Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
Estágios: 
I – Rearranjo (sem deformação plástica) 
II – Fragmentação das partículas nos pontos de 
contato 
III – Compressão elástica do compacto como 
um todo. 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 Conformação 
- compactação - 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 
Depende da consistência do 
sistema: 
 
Barbotina 
 
Pasta plástica 
 
Material granulado 
 
 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
• Processo no qual uma suspensão 
homogênea de pós (barbotina) é vertida em 
um molde de gesso poroso que absorve 
parte do líquido e acomoda em sua parede 
uma quantidade pré-estabelecida de pó. 
 
 Conformação 
- colagem - 
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 Conformação 
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http://www.youtube.com/watch?v=h_fG1KD5L1E 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 Conformação 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 Conformação 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 Conformação 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 
Depende da consistência do 
sistema: 
 
Barbotina 
 
Pasta plástica 
 
Material granulado 
 
 
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Extrusora duplo fuso utilizada para conformação plástica 
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Extrusora duplo fuso utilizada para conformação plástica 
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Extrusora duplo fuso utilizada para conformação plástica 
 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
http://prazeresdamesa.uol.com.br/exibirMateria/2920/heranca-cultural 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
http://prazeresdamesa.uol.com.br/exibirMateria/2920/heranca-cultural 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais 
Cerâmicos 
 - Sinterização - 
Definição: 
“É um processo termodinâmico no qual um sistema de 
partículas (agregado de pó ou compactado) vem 
adquirir uma estrutura sólida coerente através da 
redução da área superficial específica, resultando na 
formação de contornos de grão e crescimento de 
pescoços de união interpartículas, levando 
normalmente o sistema à densificação e contração 
volumétrica”. 
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• Compactos são tratados termicamente, em 
uma temperatura abaixo de sua temperatura 
de fusão, visando consolidação dos mesmos. 
 
• A força motriz da sinterização é a redução da 
energia livre de superfície do sistema. 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
PROCESSO DIFUSIONAL 
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Mudanças que ocorrem durante o processo de sinterização 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Características do compacto antes da sinterização 
Porosidade entre 25 e 60%volume 
(dependendo do processo de consilidação) 
Grãos individuais 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Objetivos da Sinterização 
Alta porosidade 
 
-Permeabilidade 
-Isolante térmico 
-Isolante acústico 
- Maior reatividade 
Baixo porosidade 
(material denso) 
 
-Resistência mecânica 
-Condutividade térmica 
-Translucidez 
-Resistência a corrosão 
-Menor reatividade 
-Menor taxa de desgaste 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Tipos de Sinterização 
 
 Sinterização em Fase Sólida 
 
 Sinterização em Fase Líquida 
 
 Prensagem uniaxial a quente 
 
 Prensagem a isotática a quente 
 
 Sinterização ativada (reativa) 
 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Tipos de Sinterização 
 
 Sinterização em Fase Sólida 
 
 Sinterização em Fase Líquida 
 
 Prensagem uniaxial a quente 
 
 Prensagem a isotática a quente 
 
 Sinterização ativada (reativa) 
 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 
 - Sinterização por fase sólida 
(Sintering Solid State, SSS) - 
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SINTERIZAÇÃO POR FASE SÓLIDA 
- Migração de átomos entre duas partículas, visando 
consolidação (em nível atômico) das mesmas. 
 
- Ocorre necessariamente no estado sólido. 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
 Profª. Roseli Balestra - Disciplina: Engenharia de Materiais - Curso: Engenharia de Produção Profª. Roseli Balestra - Disciplina: PMC - Cursos: EM e EP 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
 Profª. Roseli Balestra - Disciplina: Engenharia de Materiais - Curso: Engenharia de Produção Profª. Roseli Balestra - Disciplina: PMC - Cursos:EM e EP 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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T - t 
(1) Difusão superficial 
(2) Difusão volumétrica 
(3) Evaporação-condensação 
(4) Difusão volumétrica 
(5) Difusão volumétrica 
(6) Difusão no contorno de 
grão 
 
a = raio da partícula 
x = raio do pescoço 
Contorno de 
grão 
Sinterização no estado sólido: 
transporte de massa 
[L
ee
, 1
9
9
4
:3
5
] 
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T - t 
[L
ee
, 1
9
9
4
:3
5
] 
Sinterização no estado sólido: 
transporte de massa 
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T - t 
Mecanismos de transporte 
de massa 
[L
ee
, 1
9
9
4
:3
4
; R
ee
d
, 1
9
9
5
: 5
9
5
] N° Transporte Origem Destino Densificação 
1 Difusão superficial Superfície Pescoço Não 
2 Difusão volumétrica Superfície Pescoço Sim 
3 Evaporação-condensação Superfície Pescoço Não 
4 Difusão volumétrica Contorno de grão Pescoço Sim 
5 Difusão volumétrica Discordâncias Pescoço Sim 
6 Difusão no contorno de grão Contorno de grão Pescoço Sim 
Fluxo viscoso Sim 
Fluxo plástico Sim 
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T - t 
Sinterização no estado sólido: 
modelo de duas esferas 
[T
h
u
m
m
le
r,
 1
9
9
3
:1
8
9
 ; 
R
ee
d
, 1
9
9
5
:5
9
6
] 
2x 
 a 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização SSS - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
Fonte: Barsoum 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Sinterização via fases sólida 
 Necessita de elevadas temperaturas 
 Baixa tenacidade à fratura - KIC 
 
Sinterização via fase líquida 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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SINTERIZAÇÃO VIA FASE LÍQUIDA 
Um dos componentes da mistura se funde 
durante a sinterização, produzindo fase 
líquida que envolva a fase sólida, facilitando 
a cinética de sinterização. 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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Sinterização com fase líquida: 
retração em função do tempo 
[L
ee
, 1
9
9
4
:5
1
] 
Rearranjo de 
partículas 
Solução- 
precipitação 
Coalescência 
 
Tempo (log) 
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Sinterização com fase líquida 
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Micrografias mostrando engrossamento de grãos de W93p% sinterizado a 
1490oC (a) e 1580oC (b) por 2 horas. 
1490ºC 1580ºC 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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1490ºC 1580ºC 
T - t 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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1490ºC 1580ºC 
T - t 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
 - Sinterização - 
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T - t 
Sinterização: diagrama 
Sólido 
Líquido Poro 
Componentes a 
verde 
Sinterização no estado 
sólido (SSS) 
Sinterização com fase 
líquida (LPS) 
Sinterização vítrea viscosa 
(VGS) ou de fluxo viscoso 
Sinterização compósita 
viscosa (VCS) ou 
vitrificação 
 
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T - t 
Sinterização 
Sinterização no estado sólido (SSS): somente partículas 
sólidas e poros. Ex.: Al2O3 + 0,5 m% MgO; ZrO2 + 3 m% 
Y2O3; SiC + 2 m% B4C. 
Sinterização com fase líquida (LPS): três componentes, 
mas concentra-se na parte sólida (<20% líquido). Ex.: 
Si3N4 + 5-10 m% Y2O3, SiO2 ou Al2O3. 
Sinterização vítrea viscosa (VGS) ou de fluxo viscoso: 
somente líquido (vidro fundido) e porosidade. Ex.: 
esmaltes cerâmicos. 
Sinterização compósita viscosa (VCS) ou vitrificação: 
conteúdos de líquido maiores que LPS (>20% líquido). 
Ex.: cerâmica branca (porcelana). 
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