PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS I
Professor: Sebastião Ribeiro
Apresentação geral
27/2/2018
Universidade de São Paulo - USP Escola de Engenharia de Lorena – EEL
Departamento de Engenharia de Materiais - DEMAR
A classificação dos materiais em metais, cerâmicas e polímeros facilita a
identificação dos mais apropriados para cada aplicação – J. A. Rodrigues
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EVOLUÇÃO DA UTILIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Fonte:
SCHACKELFORD,J.F
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Poliméricos
Cerâmicos Metálicos
Compósitos
Combinação de elementos
metálicos.
Combinação de elementos
metálicos e não-metálicos
(óxidos, carbetos e nitretos).
Compostos orgânicos: carbono,
hidrogênio, oxigênio e outros
elementos, tais como nitrogênio,
enxofre e cloro.
Constituídos por mais de um tipo de
material: matriz e reforçador
Classificação dos Materiais
1) Quanto à composição
Classificação
Funcional dos
Materiais
Materiais
Inteligentes
PZT, Ligas de Ni-Ti com
memória de forma,
Fluidos MR, Géis
Poliméricos.
Biomédicos
Hidroxiapatita, Ligas
de titânio, Aços
inoxidáveis , Ligas com
memória de forma,
Plásticos, PZT.
Materiais
Eletrônicos
Si, GaAs, Ge,
BaTiO3, PZT,
YBa2Cu3O7-x, Al, Cu,
W, Polímeros
condutores.
Tecnologias
Energética e
Ambiental
UO2, Ni-Cd, ZrO2,
LiCoO2, Si:H amorfo.
Materiais
Magnéticos
Fe, Fe-Si, Ferritas
de NiZn e MnZn,
Co-Pt-Ta-Cr, ϒ-Fe2O3.
Materiais
Ópticos
SiO2, GaAs,
Vidros, Al2O3,
YAG, ITO.
Aeroespaciais
Compósitos C-C, SiO2,
Silício amorfo, Ligas
de Al, Superligas,
Zerodur.
Estruturais
Aços, Ligas de
alumínio, Concreto,
Fibra de vidro,
Plásticos, Madeira.
Classificação dos Materiais 2) Quanto à funcionalidade
Fonte: Askeland
Classificação dos Materiais 3) Quanto ao tipo de ligação química
Material Ligação Propriedades
Cerâmicos
Constituintes:
óxidos, silicatos e
nitretos
Iônica ou
covalente
• Alta resistência mecânica
• Alta fragilidade
• Bom isolante térmico e elétrico
• Alta temperatura de fusão
• Alta dureza
Metálicos
Constituintes:
elementos
metálicos
e não metálicos
Metálica
• Média -alta resistência mecânica
• Alta ductilidade
• Bom condutor térmico e elétrico
• Baixa -alta temperatura de fusão
• Baixa -alta dureza
Poliméricos
Constituintes:
cadeias
moleculares
orgânicas
Covalente e
ligações fracas
• Bom isolante térmico e elétrico
• Alta ductilidade
• Baixa resistência mecânica
• Baixa dureza
• Baixa estabilidade térmica
Cerâmica
Metal
Ten
são (
N)
Deformação (mm)
Polímero
COMPORTAMENTO MECÂNICO TÍPICO DOS
MATERIAIS
Alguns produtos cerâmicos
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Revestimento
Tijolos
Lajotas
Telhas
Porcelanas
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Concreto
Isoladores
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Refratários
Indústrias siderúrgicas
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Queimadores
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Cadinhos para altas temperaturas
Fieira para trefilação
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Transporte
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Abrasivos
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Como se obtém esses produtos
cerâmicos?
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Matérias - primas
caracterizadas
Cálculos e dosagem
Mistura Conformação
Secagem Queima Acabamento Inspeção
Produto final Consumo
Fluxograma geral do processamento de cerâmicas
Observação: um fluxograma específico para um determinado produto pode ter mais ou menos etapas
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Divulgação do setor cerâmico
• Revistas especializadas (nacionais e internacionais)
• Congressos (nacionais e internacionais)
• Encontros
• Simpósios
• Workshops
• etc
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Divulgação do setor cerâmico
• Revistas especializadas (nacionais e internacionais)
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Divulgação do setor cerâmico
www.abceram.org.br
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Divulgação do setor cerâmico
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Fator de impacto: 2,933
Divulgação do setor cerâmico
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Divulgação do setor cerâmico
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Fator de impacto: 2,758
Divulgação do setor cerâmico
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Fator de impacto: 2,437
Divulgação do setor cerâmico
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Divulgação do setor cerâmico
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ABCERAM – ABM - ABPOL
Divulgação do setor cerâmico
congressos
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Divulgação do setor cerâmico
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http://metallum.com.br/61cbc/
Divulgação do setor cerâmico
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http://www.icc7.com.br/
Local Advisory Board
Ana Paula da Luz – FAI – Petrobras – Brazil
Analia Tomba Martinez – INTEMA – Argentina
Eric Yoshimitsu Sako – Saint Gobain – Brazil
José de Anchieta Rodrigues – UFSCar – DEMa
Mariana A. L. Braulio – 4Cast Consulting – Brazil
Pedro Ivo Pelissari – UFSCar – DEMa – Brazil
Ricardo Afonso Angélico – USP – Brazil
Rosa Maria Rocha – IEA – Brazil
Sebastião Ribeiro – USP – Brazil
Vânia Regina Salvini – FATEC – Brazil
Divulgação do setor cerâmico
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http://www.metallum.com.br/9erur/
Divulgação do setor cerâmico
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http://unitecr2017.org/
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Divulgação do setor cerâmico
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http://materiais2017.web.ua.pt/
Objetivos – geral e da disciplina
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Transformar matérias-primas em produtos por meio de uma sequência de
operações que modificam as características físicas, químicas e microestruturais
dos sistemas.
Processamento de Cerâmicas – objertivo geral
Matérias Primas Processamento Produtos
Cerâmicos
PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS I Introdução
• Argilas • Feldspatos • Quartzo • Aluminas • Zircônia • Nitretos • Carbetos
• Cálculos e dosagem • Pesagem • Conformação • Queima
• Tijolos • Telhas • Porcelanas • Ferramentas • Refratários • Implantes
3 - Capacitar o aluno a utilizar instrumentos e métodos que visam
transformar matérias-primas em produtos cerâmicos
Objetivos da disciplina
Carga horária total: 60 horas Carga Horária semanal: 4 aulas
Apresentação geral
Carga horária da disciplina
1 - Capacitar o aluno a entender e discutir as teorias e fenômenos
envolvidos no processamento cerâmico,
2 - Conhecer as matérias-primas naturais e sintéticas, bem como
suas ocorrências e propriedade,
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Requisitos
• LOM 3082 - Cerâmica Física
• LOM 3071 - Tratamento de Minérios
• LOM 3005 - Diagrama de Fases
1 – Introdução - conceito e definições. História;
2 – Matérias primas - naturais plásticas e não plásticas: origem, ocorrência,
propriedades físico-químicas, beneficiamento;
3 – Matérias-primas sintéticas: sínteses e processos químicos;
4 – Caracterização físico-química dos pós cerâmicos;
5 – Aditivos: plastificantes, defloculantes, lubrificantes e agentes suspensores;
6 – Preparo de massas cerâmicas - tipo de massas: branca, vermelha, refratária e
especiais; preparo e propriedades reológicas de pastas e suspensões cerâmicas
(moagem, tipos de moinhos, carregamento e contaminação - métodos de aglomeração:
“spray drier” e disco (misturador Eirich);
7 – Conformação via seca: teoria, tipos; equipamentos, etapas do ciclo de prensagem e
defeitos nas peças;
8 – Conformação via líquida e pastas: teoria, estabilidade e reologia das suspensões,
diagrama de Atterberg, moldes, equipamentos, etapas do ciclo e defeitos característicos
da formação;
9 - Variáveis críticas no controle do processamento - influência das características dos
materiais e dos equipamentos no estabelecimento das condições de conformação.
10 – Testes experimentais Metodologia: O curso será ministrado na forma de aulas
expositivas, exercícios e práticas experimentais.
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Ementa
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Ementa – PC II
1. SECAGEM: 1.1. Umidade dos sólidos 1.2. Isotermas de sorção-desorção e
entalpia de ligação 1.3. Mecanismos de secagem 1.4. Curvas de secagem
características 1.5. Condições externas e internas de secagem 1.6. Processos
básicos de cálculo na secagem 1.7. Sistemas e métodos de secagem,
equipamentos.
2. QUEIMA 2.1. Processos pré-queima 2.2. Sinterização por fase sólida: conceitos,
definições, mecanismos e estágios 2.3. Sinterização por fase líquida: conceitos,
definições, mecanismos e estágios 2.4. Processos especiais de sinterização 2.5.
Análise do processo de transferência térmica na sinterização 2.5. Equipamentos:
classificação dos fornos cerâmicos, sinterização por monoqueima e por biqueima
2.6. Laboratório
3. ACABAMENTO: 3.1.Corte, retificação, lixamento e polimento
4. VIDRADOS: 4.1. Preparação de vidrados: teoria, vidrados crus e fritados,
pigmentos e formação de cor em vidrados, formas de aplicação. 4.2. Aulas
experimentais. Metodologia: O curso será ministrado na forma de aulas
expositivas, exercícios e práticas experimentais.
Bibliografia
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Disponibilização dos slides das aulas – página dos docentes da EEL
1. Santos, P.S. Tecnologia de Argilas, vol. 2, EDUSP, 1975 e 1989,
2. Dispersão e empacotamento de partículas, Fazendo Arte Editorial. Ivone R de
Oliveira e co-autores, 2000,
3. Norton, F.H. Introdução à Tecnologia Cerâmica, Ed. Edgard Blucher, 1973,
4. Kingery, W.D. Introduction to Ceramics, John Wiley, 1970 e 1976, 2nd Edition,
5. Reed, J.S. Principles of Ceramics Processing, John Wiley, 1988,
6. Rahaman, M. N. Ceramic Processing and Sintering. 1st Edition, 1993,
7. Van Vlack, L.M. Propriedades dos Materiais Cerâmicos, Ed. Edgard Blucher, 1973,
8. Ceramic Materials: Science and Engineering, C. Barry Carter, M. Grant Norton 2nd
ed., 2013,
9. Fundamentals of Ceramic Powder Processing and Synthesis: Terry A. Ring
10.Artigos da literatura especializada
METODOLOGIA
• Aulas expositivas no quadro
• Utilização de recursos audiovisuais
• Aulas experimentais - (Laboratório)
• Leitura de artigos científicos
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Avaliação
Apresentação geral
1 - Duas provas escritas: P1 e P2, ambas com peso 1,
2 - Relatórios relativos às aulas (MR) experimentais (média aritmética), peso 1
Método
Critério
Norma de recuperação
TODA MATÉRIA
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3
21 MRPPNF
Prova de Recuperação (PR) para aluno com Nota Final (NF) maior ou igual a 3,0 e
menor do que 5,0 e freqüência superior a 70%.
Será considerado aprovado o aluno que tenha obtido Média Final (MF) igual ou
maior do que 5,0, sendo
2
PRNFMF
Processamento de Cerâmicas I
Calendário para o 1º semestre de 2018
12 a 24 /7/2018 REC 6/7/2018 Encerramento
Fev. Março Abril Maio Junho Julho
6 3 1 5 3 P2
13 10 8 12 10
20 17 15 19 ICC7
(não haverá aula de
PCI)
17 REC
27 24 P1 22 26 24
27 29 31
Fim
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