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Material Compósito Profa. Márcia Silva de Araújo Definição Um material se constitui num sistema de materiais pela mistura ou combinação de dois ou mais macroconstituintes diferindo em forma e/ou composição química e que seja essencialmente insoluvel entre si. Muitos materiais compósitos são compostos de somente 2 fases, uma denominada de matriz, que é contínua e cerca a outra fase, freqüentemente chamada de fase dispersa. Classificação Compósito Particulado Matriz Polimérica: Pneu Matriz de borracha: material polimérico mole, macio a temperatura ambiente Fase dispersa de negro de fumo: material cerâmico rígido, duro absorvedor de UV e barato. Compósito Particulado Matriz Metálica : CERMET Matriz de Co: material metálico mole, macio, tenaz e com baixa temperatura de conformação Fase dispersa de WC: material cerâmico rígido, duro e frágil Compósito Particulado Matriz Cerâmica: Concreto Concreto Matriz de cimento: material cerâmico aglomerante que se torna rígido após reação com água. Fase dispersa particulada composta de areia e brita: matérias-primas que funcionam como enchimento, quanto mais compactada for a composição maior a resistência. Concreto Armado Fase dispersa filamentosa: material metálico que aumenta a resistência à tração do compósito. Compósito Fibrilar Matriz Polimérica: PRFV, PRFC e PRFA Compósito Fibrilar Matriz Cerâmica Aumenta a tenacidade à fratura à medida que aumenta a concentração de whiskers. Compósito Fibrilar Matriz Metálica Compósito Estrutural: Laminado Compósito Estrutural: Sanduiche • Espuma de PU • Colméia Compósito As propriedades são função Propriedades das fases constituintes Adesão entre as fases Quantidades relativas das fases Geometria das fases dispersas: Forma das partículas ou fibras; Tamanho das partículas ou fibras; Distribuição e a orientação das partículas ou fibras. Compósitos Reforçados com Partículas •Quantidades relativas •Distribuição •Geometria •Orientação Compósito Reforçados por Partículas Matriz de cobre: mole, macio e com baixa temperatura de conformação Fases dispersa de W: rígido e duro e alta temperatura de conformação Compósito Reforçados por Partículas Regra da mistura Sendo Ec, Em e Ep os módulos do compósito, a matriz e da partícula e Vm e Vp as frações em volume da matriz e das partículas Limite superior: Ec = EmVm + EpVp RTc = RTmVm + RTpVp Limite inferior: Ec = EmEp EmVp+EpVm RTc = RTm RTp RTmVp+RTpVm Quantidade Relativa das Fases Geometria Razão de aspecto: Comprimento/ Diâmetro Lc= comprimento crítico Compósito Reforçados por Fibras Carregamento Longitudinal Compósito Reforçados por Fibras Carregamento Longitudinal Admite-se que a ligação interfacial fibra-matriz é muito boa, de modo tal que a deformação tanto da matriz quanto das fibras é a mesma, ou seja, uma situação de isodeformação (εc=εm=εf). Sendo Fc, Fm e Ff as cargas suportadas pelo compósito, pela matriz e pela fibra: Fc = Fm + Ff Ec na direção longitudinal = EmVm + EfVf RT na direção longitudinal = RTmVm + RTfVf Compósito Reforçados por Fibras Carregamento Transversal A tensão (σ) segundo a qual o compósito e ambas as fases estão expostos é a mesma isotensão (σ c= σ m= σ f). Sendo ε c , ε m e εf as deformações do compósito, da matriz e da fibra: ε c = ε m + εf Ec = EmEf EmVf+EfVm RTc = RTm RTf RTmVf+RTfVm Ec = Em Vm + ER Ef Vf Orientação • Longitudinal • Transversal • Aleatória A resistência é maior na direção da orientação das fibras Processamento Matriz Polimérica: Injeção •Termoplásticos •Termorrígidos • Elastômeros Processamento Matriz Polimérica: Compressão Matriz: •Termoplásticos • Termorrígidos • Borrachas Processamento Matriz Polimérica: Compressão Processamento Matriz Polimérica: Prepreg Processamento Matriz Polimérica: Pultrusão Processamento Matriz Polimérica: Enrolamento Tubos, reatores,
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