Cerâmicas Avançadas pronto

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Cerâmicas 
Avançadas 
ACADÊMICOS : 
MARCIO NEIDORF 
MARCELO MIGUEL 
MATEUS RIZZI 
VITOR FUGI 
RICARDO FLORENCIO 
WELERSON WEISS 
Cerâmicas ou Cerâmicas Avançadas 
 Uma definição formal de um material cerâmico seria um composto 
que contêm átomos metálicos ligados a átomos não metálicos. Tal 
fato explica a predominância da ligação iônica neste tipo de 
composto. 
 Cerâmicas avançadas são materiais cerâmicos , mas com uma 
condição. Os mesmos são úteis em aplicações de alto 
desempenho. 
Introdução 
 As cerâmicas avançadas são materiais especialmente 
desenvolvidos, usados principalmente para aplicações finais de 
alto desempenho. 
 Esses materiais estão em constante desenvolvimento. Alguns 
exemplos principais são: Blindagem cerâmica, nanopartículas 
cerâmicas, células combustíveis de óxidos sólidos e biocerâmicas. 
ESCALA DE DUREZA DOS MATERIAIS 
 
Introdução 
 Algumas cerâmicas avançadas de alto desempenho possuem em 
sua composição elementos de terras raras (Lantânio, Cerio, 
Neodímio, Praseodímio, etc...) como um dos componentes. 
 
 Novas perspectivas vem sendo criadas através de estudos da 
adição desses elementos nas cerâmicas e seus efeitos, o que nos 
gera a esperança do surgimento de materiais cerâmicos com 
diversas propriedades. 
Características 
 Uso de matéria-prima de elevada pureza 
 Rigoso distribuição do tamanho de partículas 
 Processo de conformação de formas complexas (Usinabilidade) 
 Rigoroso controle dimensional e densidade aparente 
 Sinterização em temperaturas elevadas e controle rigoroso 
 Rigoso conhecimento de: 
 
 Microestruturas x Propriedades x Desempenho 
 
Matérias Primas - Aplicações 
 O nitreto de Boro (BN) ocorre em duas formas distintas. O que 
apresenta estrutura hexagonal é semelhante ao grafite. Este é 
muito usado na fabricação de lubrificantes, porém , não é útil em 
processo de blindagem. 
Por sua vez, o de estrutura cúbica apresenta composição muito semelhante 
ao do diamante. Assim, o mesmo é o segundo material mais duro existente. 
Matérias Primas - Aplicações 
 O carbeto de boro (B4C) é o terceiro material mais duro existente, 
atrás do diamante e do nitreto de boro cúbico. Este elemento 
apresenta baixa densidade, alta dureza e alto módulo de Young. 
Estas propriedades o tornam muito útil em blindagens pessoais. 
Este elemento é fabricado pela adição de carbono ao B203. 
Matérias Primas - Aplicações 
 O carbeto de titânio (TiC) tem tido como principal aplicação a sua 
utilização em extremidades de ferramentas de corte e brocas, o 
mesmo pode ser misturado com carbeto de tungstênio. Devido a 
avanços tecnológicos recentes o mesmo tem ganhado maior 
utilização. 
Devido a sua alta densidade, este elemento é pouco utilizado em blindagens. 
A tabela acima relaciona os três elementos mencionados anteriormente. Através desta é possível 
compreender como as propriedades destas cerâmicas avançadas afetam as características 
presentes nos materiais que compõem. 
 
É importante mencionar os conceitos envolvidos , onde massa específica e módulo de Young são 
parâmetros de grande importância na engenharia. 
Alumina – Óxido de alumínio – Al203 
 A alumina é a cerâmica avançada mais utilizada, pois oferece 
bom desempenho em termos de resistências de uso, à corrosão e a 
alta dureza a um bom custo/benefício. Além disso apresenta uma 
boa combinação de propriedades mecânicas e elétricas, assim 
pode ser utilizada nas mais variadas aplicações. É um material que 
pode ser produzido em diferentes percentuais de dureza, fato que 
aprimora suas propriedades. 
Alumina – Óxido de alumínio – Al203 
 
Características Aplicações 
 
 Alta dureza Válvulas para torneiras 
 Isolante térmico Isoladores elétricos 
 Inerte quimicamente Pistões para bombas 
 Boa estabilidade térmica Selos mecânicos 
 Excelentes propriedades dielétricas Substratos eletrônicos 
 
 
 
Cerâmicas Avançadas 
 Um grande exemplo é o nitreto de Silício (Si3N4) um dos materiais 
mais promissores para a produção de turbinas de gás. 
 
 As turbinas atuam em temperaturas superiores a 1200ºC, e com 
este tipo de material, obtém-se uma eficiência térmica muito 
maior, e consequentemente uma menor emissão de gases estufa. 
Obtenção 
 Zircônia: Obtida a partir da dissociação de silicato de zircônio em 
forno de plasma. O grau de pureza necessário para aplicação em 
engenharia é obtido através da digestão ácida da zircônia, 
seguida de calcinação entre 900 e 1000ºC do sulfato de zircônio. 
 
Nanopartículas cerâmicas 
 Propriedades e processamento 
 Com o passar dos anos a aplicação de nanopartículas cerâmicas tem 
aumentado. Estas, podem ser produzidas por diversas técnicas, uma destas é 
o processo de aerossóis e chama. 
 No processo de aerossóis e chama, um líquido organo-metálico é vaporizado 
na direção de uma chama, este oxida formando um núcleo para uma 
nanopartícula de óxido metálico. Tais núcleos se combinam para formar uma 
partícula final. 
 v 
Nanopartículas cerâmicas 
Aplicações 
  Nanopartículas à base de sílica, são sensíveis à luz, uma de suas 
aplicações é a de alvejar tumores em pacientes com câncer. Já 
as compostas de BaTiO3, que apresentam tamanhos na faixa de 
20nm até 100 nm, são úteis na fabricação de capacitores 
cerâmicos onde apresentam propriedade de um material 
dielétrico. 
Outras aplicações cerâmicas avançadas 
 As biocerâmicas são compostas em sua maior parte por cerâmicas avançadas, 
entre suas principais funções estão: superfícies lubrificantes em próteses, coberturas 
resistentes a coágulos em válvulas de coração, além de fazerem parte em diversos 
tratamentos no combate ao câncer. 
Outras aplicações cerâmicas avançadas 
 A fibra ótica é um material capaz de conduzir a luz por longas distâncias, 
com índice de perdas muito pequeno. Esta propriedade a torna em uma 
forma de cerâmica avançada. A mesma é composta também pela 
sílica, material que apesar de ser abundante torna a fibra ótica cara 
devido ao complicado processo de fabricação. Tal utilização evidencia 
a vasta gama de áreas onde este tipo avançado de cerâmicos esta 
presente. 
Vantagens x Desvantagens 
 Resistem a maiores temperaturas 
(refratariedade) 
 Maior resistência ao desgaste e à 
corrosão 
 Menor perda por fricção (atrito – 
resistência aos metais) 
 Menor peso devido à menor 
densidade 
 Alta dureza (exceto o BN); 
 Alta condutividade elétrica; 
 Elevada condutividade térmica; 
 Resistência a sais (estabilidade 
química) 
 No processo de fabricação os 
equipamento são mais 
sofisticados pois trabalham em 
condições criticas. 
 
 Os equipamentos são caros. 
 
 Assim, existe um maior custo 
envolvido para produção destes 
materiais, entretanto o valor 
agregado deles é muito superior 
ao da cerâmica tradicional. 
 
 
Processamento 
 As cerâmicas avançadas tem processamento em base 
praticamente o mesmo das cerâmicas tradicionais, diferindo em 
alguns aspectos pela cerâmica avançada ser uma massa 
homogênea e de alta densidade. 
Prensagem Isostática 
• Exerce pressão Uniformemente em todas as direções para compactar o material 
e obter o pós cerâmico. 
Moldagem porinjeção 
 Consiste basicamente em injetar o material por uma rosca simples 
sob alta pressão dentro de um molde. 
 
 
Tape Casting ( Colagem em 
folhas) 
 Consiste no derramamento do material em uma fita rolante, onde 
haverá o secamento e posterior enrolamento do material, 
resultando em uma folha cerâmica. 
Aplicação 
 As cerâmicas avançadas tem inúmeras aplicações devido ás suas 
características: 
 Espuma de Cerâmica a base de Al2O3, ZrO2 ou SiC para a 
filtragem de materiais ferroso e não ferrosos, filtragem de gases em 
altas temperaturas, catalisadores e outras aplicações. 
Aplicação 
 Turbinas 
Aplicações 
Aplicações 
 Peças de Motores e Freios: 
 
Aplicações 
Aplicações 
 Proteção Balística de veículos e pessoas. 
 
Aplicação - Indústria 
Aplicações - Medicina 
 As cerâmicas avançadas revolucionaram a vida moderna. 
 
 Material indispensável na vida de todos. 
 
 Cada vez evoluindo mais. 
 
 Futuro promissor. 
 
 
 
Conclusão 
Referências 
 http://www.ceramtec.com.br/mercados/tecnologia-medica/ 
 
 http://www.jomon.com.br/jomon-ceramicas-avancadas-ceramicas-
tecnicas-para-aplicacoes-laboratoriais-e-industriais-pecas-
customizadas-de-elevada-precisao-dimensional 
 
 http://pt.slideshare.net/senaimais/cermica-avanada-perspectivas-de-
aplicao-e-desafios-tecnolgicos-atuais-e-futuros 
 
 http://www.abcm.org.br/pt/wp-
content/anais/cobem/1999/pdf/AAAGJA.pdf 
 
 http://www2.feb.unesp.br/pos/seminario/IIISeminario/anais/AC-
GillBukvic.pdf