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FLUÊNCIA EM CERÂMICOS. DEFINIÇÃO 0,4 vezes a Temperatura de fusão em Kelvin.É o fenômeno de deformação lenta, sob ação de uma carga constante aplicada.

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1 FLUÊNCIA EM CERÂMICOS

2 DEFINIÇÃO 0,4 vezes a Temperatura de fusão em Kelvin.É o fenômeno de deformação lenta, sob ação de uma carga constante aplicada durante longo período de tempo a uma temperatura superior a 0,4 vezes a Temperatura de fusão em Kelvin. Desta forma os materiais cerâmicos tendem a ter maior resistência a fluência que os metálicos já que possuem maior temperatura de fusão (iniciam o processo de fluência em temperaturas bem superiores às dos metais)Desta forma os materiais cerâmicos tendem a ter maior resistência a fluência que os metálicos já que possuem maior temperatura de fusão (iniciam o processo de fluência em temperaturas bem superiores às dos metais)

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4 Redução na tensão máxima admissível em projetos pelo efeito da fluência.

5 Ensaio de fluência

6 Ensaio de fluência: curva típica Deformação instantânea: Efeito do carregamento do corpo de prova, do tipo elástica Estágio primário: onde a velocidade de fluência é rápida ocorre nas primeiras horas. Velocidade de def. decrescente - encruamento Estágio secundário: A taxa de fluência é constante. Estágio de duração mais longa. Equilíbrio entre os processos de encruamento e recuperação Estágio terciário: Aceleração na taxa de fluência, estricção seguido de ruptura.

7 Medida da velocidade de fluência em estada estacionário

8 Efeito da tensão e da temperatura no comportamento à fluência Quanto maior a temperatura e/ou a tensão maior a deformação final por fluência que ocorre em menos tempo. Menor o tempo de vida do componente.

9 Gráfico log. tensão x log. tempo até a ruptura Como os ensaios de fluência tendem a ser muito longos, a relação da tensão aplicada e o tempo até a ruptura quando plotados em escala logaritmica tendem a ser retas. Realiza-se ensaios em tensões altas cuja duração do ensaio tende a ser pequena e se extrapola as retas para valores de tempo maiores.

10 Exemplo da importância da fluência em cerâmicos Nitretos e carbetos puros em geral tem grande resistência à fluência, devido às suas fortes ligações do tipo covalente. NC 132 (Norton Company) Si 3 N 4 prensado a quente com aditivo de MgO (forma fase vítria entre os contornos que reduzindo a porosidade). Essa fase vítria amolece a 1100 C e acelera a fluência por fluxo viscoso. NCX-34 Si 3 N 4 prensado a quente com aditivo Y 2 O 3 que forma fase vítria com maior temperatura de amolecimento logo a fluência inicia à temperaturas mais altas. NC-350 Si 3 N 4 sinterizado por reação química (o nitrogênio permeia pelo silício à alta temperatura formando o Si 3 N 4, sem fase vítria, com mais porosidade mas com alta resistência à fluência.

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12 Outros efeitos da alta temperatura Outro efeito degradante que atua sobre os materiais quando expostos à alta temperatura, além da fluência, é a interação (reação) com o meio. De uma maneira geral, essas reações são muito mais lentas nos cerâmicos que nos metais (maior força entre as ligações químicas) A reação química do material da superfície com o meio podem formar outros compostos cerâmicos na superfície modificando o material cerâmico original. Óxidos e silicatos resistem bem a alta temperatura em atmosferas de O 2 e O 2 + N 2 (já estão na forma de óxidos) SiC e Si 3 N 4 formam camada passiva de SiO 2 protetora para pressão parcial maior que 1mm de Hg (a pressão atmosférica ao nível do mar é de 760 mm de Hg) logo teríamos que ter um forte vácuo para não haver passivação. Em atmosferas redutoras (H 2 ; NH 3 ; CO ) os óxidos podem ser reduzidos ocorrendo degradação do cerâmico.

13 Efeitos químicos Cerâmicos possuem grande resistência ao ataque químico pois apresenta maior força entre as ligações químicas. NaCl ligação fraca – é muito reativo para um cerâmico Al 2 O 3 ; Si 3 N 4 ; SiC ligações fortes - alta resistência ao ataque químico São usados no lugar de metais pela alta estabilidade química em larga faixa de temperatura. Hidrólise do Si 3 N 4 : Si 3 N 4 + 6H 2 O = 3 SiO 2 + NH 3 (quando esse processo ocorre sente- se cheiro de amônia no ambiente)


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