Cerâmicas à base de silicato e suas aplicações

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ATIVIDADES 
CURSO: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
DISCIPLINA: CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS 
PROFESSOR(A): GISELLE SILVA 
( ) ESPECIALISTA ( X ) MESTRE ( ) DOUTOR 
ALUNO: WENDEN BARBOSA DOS SANTOS RGM: 093.142 
ATIVIDADES 4 e 5 – CERÂMICAS E SUAS APLICAÇÕES 
1. Faça um descritivo sobre as cerâmicas a base de silicato. 
As cerâmicas à base de silicato são compostas essencialmente por silício e 
oxigênio, os elementos em maior quantidade na crosta terrestre. A estrutura 
cerâmica é tetraédrica e o átomo de silício é ligado a quatro átomos de 
oxigênio, nos vértices do tetraedro. Também há a sílica na forma de um 
sólido não cristalino, isto é, o vidro, comumente utilizado em janelas e 
recipientes. 
 
2. Com relação às propriedades mecânicas das cerâmicas liste quais são 
suas principais limitações. 
As propriedades mecânicas das cerâmicas são em geral inferiores às 
apresentadas pelos metais, o que limita as aplicações dos materiais 
cerâmicos. Tanto as cerâmicas cristalinas como as não cristalinas se 
fraturam antes que uma deformação plástica ocorra, devido à aplicação 
de uma carga de tração. A resistência à fratura mensurada de forma 
direta é ainda inferior à teórica, calculadas mediante as forças de ligação 
interatômicas (NEWELL, 2010; SMITH; HASHEMI, 2012). Deve-se 
ressaltar também que, nos materiais cerâmicos, a formação da trinca 
ocorre a partir da concentração de tensões nas extremidades dos 
defeitos que estudamos na seção anterior. 
 
3. Responda o que são 
a) Cerâmicas cristalinas 
Trata-se de cerâmicas em que as ligações predominantes são as 
iônicas, os íons (não os átomos) compõem a rede cristalina. Nas 
estruturas cristalinas estáveis, os ânions mantêm-se em contato com os 
cátions, enquanto os circunda 
 
b) Cerâmicas não cristalinas. 
Em cerâmicas não cristalinas, a deformação plástica ocorre da mesma 
maneira que nos líquidos, isto é, através de um escoamento viscoso, e 
não por meio do movimento de discordâncias como ocorre nas 
cerâmicas cristalinas 
 
4. Quais são os tipos de cerâmicas? Descreva cada uma delas. 
 
Vidros, argila e Refratários. As cerâmicas, em geral, são formadas por 
elementos metálicos e não metálicos. As ligações são somente iônicas, 
ou iônicas com características de ligações covalentes. Dentre exemplos 
de cerâmicas, podem ser citadas as cerâmicas tradicionais, que se 
tratam das louças, porcelanas, tijolos, telhas, azulejos, os vidros, entre 
outras peças. Contudo, as cerâmicas também são empregadas na 
indústria recente, para componentes eletrônicos, de computadores, de 
comunicação, entre outros. 
 
5. Para cada tipo escreva cinco aplicações. 
São materiais com dureza, resistência ao desgaste e tenacidades 
elevadas. Elas são utilizadas com a finalidade de desgastar, esmerilhar 
ou cortar materiais mais moles, o que envolve condições de trabalho sob 
temperaturas elevadas, sendo também importante possuírem algumas 
propriedades refratárias. Também são materiais cerâmicos os cimentos 
inorgânicos, como o cimento, o gesso de paris e a cal. O comportamento 
destes é típico das cerâmicas que estudamos. Quando misturados à 
água, formam uma pasta, que ao secar, endurece. Suas aplicações são 
das mais variadas, o que implica em uma produção em larga escala. O 
cimento Portland, por exemplo, é responsável por aglutinar agregados 
inertes, resultando em argamassa ou concreto. 
 
6. Preencha o que se pede na tabela abaixo para cada cerâmica. 
Tipos de Ligas 
Composição 
química 
(Ex: K2O) 
Características do 
material. 
(Resistências, desgastes 
etc..) 
Vidros 
Os vidros são compostos 
por silicatos não 
cristalinos, além de outros 
óxidos, como CaO, Na2O, 
K2O e Al2 O3. 
Transparência ótica e o 
método de processamento 
mais fácil em comparação 
a outras cerâmicas. Na 
prática, as matérias-primas 
do vidro são aquecidas até 
a temperatura de fusão, em 
que alcança-se maior grau 
de homogeneidade. 
Argilas 
A argila contém compostos 
à base de bário, cálcio, 
sódio, potássio e ferro, 
As argilas são encontradas 
em grande quantidade, são 
de baixo custo, não exigem 
além de materiais 
orgânicos. A argila 
caolinita [Al2(Si2O5)(OH)4]. 
melhorias durante o seu 
processamento, por isso, a 
argila é uma das matérias-
primas dos materiais 
cerâmicos mais utilizadas. 
A plasticidade que a argila 
adquire na presença de 
água é denominada 
hidroplasticidade, o que 
denota uma importante 
propriedade para 
operações de conformação. 
Refratários 
As argilas refratárias 
possuem alta pureza, são 
compostas por alumina e 
sílica, com a concentração 
de 25 a 45%p de alumina. 
Trata-se de uma classe de 
materiais cerâmicos capaz 
de resistir à temperatura 
elevada. 
 
 
7. Qual a influência do tratamento térmico nos vidros? 
A solidificação dos materiais vítreos, ou não cristalinos, ocorre de formas 
diferentes que nos materiais cristalinos. O resfriamento de um vidro a 
alta temperatura, por exemplo, o Seções de estudo torna cada vez mais 
viscoso, no caso dos materiais cristalinos pode-se definir uma 
temperatura na qual um líquido se transforma em um sólido. A têmpera 
térmica, por sua vez, aumenta a resistência da peça por meio da 
introdução de tensões residuais, entretanto, são aplicadas na superfície 
e possuem natureza compressiva. Nesse caso, o tratamento térmico 
consiste em aquecer a peça até uma temperatura superior à de 
transição vítrea e inferior ao ponto de amolecimento, em seguida é 
resfriada até a temperatura ambiente por meio de um jato de ar ou um 
banho de óleo. 
 
8. Fale da plasticidade da argila. 
A plasticidade que a argila adquire na presença de água é denominada 
hidroplasticidade, o que denota uma importante propriedade para 
operações de conformação. A alumina (Al2O3) e a sílica (SiO2), em 
conjunto com a água, formam a argila. 
 
9. Quais os tipos de ligações químicas presentes nas cerâmicas? 
As cerâmicas, em geral, são formadas por elementos metálicos e não 
metálicos. As ligações são somente iônicas, ou iônicas com 
características de ligações covalentes. Na cerâmica em que as ligações 
predominantes são as iônicas, os íons (não os átomos) compõem a rede 
cristalina. Essa estrutura cristalina é influenciada pelas magnitudes das 
cargas elétricas desses íons e pelas respectivas dimensões dos cátions 
e ânions. 
 
10. O que é uma conformação hidroplástica? 
São métodos de modelagens, ou seja, a hidroplástica se baseia na 
consistência adquirida pela massa água-argila (massa hidroplástica), o 
que possibilita que a massa adquira a forma necessária a partir do 
manuseio e secagem (ASKELAND; PHULE, 2008). Nessa técnica de 
conformação, a massa plástica é forçada a passar através de orifício 
com a seção compatível com o objeto projetado. O método é 
empregável para a produção de tijolos, azulejos, tubos, entre outros 
produtos. 
 
11. Sobre as cerâmicas refratarias defina: 
a) Argila refratária: 
possuem alta pureza, são compostas por alumina e sílica, com a 
concentração de 25 a 45%p de alumina. 
 
b) Refratária sílica 
São altamente resistentes a temperaturas elevadas, contudo, 
também são capazes de suportar elevadas cargas sob essas 
condições. 
 
c) Refratária básica 
Possuem apreciável resistência ao ataque por escórias que 
contenham essencialmente MgO e CaO. São materiais formados por 
Magnesita (MgO), podendo existir concentrações de cálcio, cromo e 
ferro. 
 
d) Refratárias especiais 
São compostos à base de carbeto, como o carbeto de silício (SiC), 
utilizado em materiais como cadinhos e partes internas de fornos. 
 
12. Pesquisar sobre o papel da cerâmica na área industrial e medicinal 
A utilização de cerâmica industrial teve início no século XIX, quando foi 
desenvolvida pela primeira vez a porcelana para isolamento elétrico de 
alta tensão. Hoje em dia, na área medicinal podemos ver a aplicação da 
cerâmica em diversos produtos super importantes,como: próteses de 
articulação para a bacia são usadas pela ortopedia para dar qualidade 
de vida aos pacientes, para tratamentos, é a “geoterapia” (aplicação de 
argila em partes afetadas do organismo com objetivo terapêutico), 
prótese de ossos e dentária e etc...