ENGENHARIA DE MATERIAIS

Apresentação em tema: "ENGENHARIA DE MATERIAIS"— Transcrição da apresentação:

1 ENGENHARIA DE MATERIAIS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL Prof. Dionísio da S. Oliveira I T E C INTRODUÇÃO À CIENCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 7 MATERIAIS CERÂMICOS 1

2 Cerâmicas de alta temperatura
7. MATERIAIS CERÂMICOS louça 7.1-INTRODUÇÃO O termo “cerâmica” origina-se da palavra grega keramikos, que significa “matéria prima queimada”, indicando que as propriedades desejáveis desses materiais são normalmente atingidas através de um processo de tratamento térmico a alta temperatura. porcelana tijolos Cerâmicas tradicionais telhas Até aproximadamente os últimos cinqüenta anos, os materiais mais importantes que se enquadram nessa categoria eram conhecidos por “cerâmicas tradicionais” e eram aqueles para os quais a matéria prima é a argila. Vidros Cerâmicas de alta temperatura 2

3 7.2-Cerâmica à base de argila Intervalo granulométrico (mm)
Argila é um material natural, de granulação fina, textura terrosa, constituída essencialmente de argilominerais, podendo conter outros minerais como(quartzo, mica, pirita, hematita, etc), matéria orgânica e outras impurezas. Os argilominerais são os minerais característicos das argilas; quimicamente são silicatos de alumínio ou magnésio hidratados, contendo em certos tipos outros elementos como ferro, potássio, lítio e outros. ARGILA  Granulometria Intervalo granulométrico (mm) Nome >256 Matacão 256 a 64 Bloco ou Calhao 64 a 4,0 Seixo 4,0 a 2,0 Grânulo 2,0 a 1,0 Areia muito grossa 1,0 a 0,50 Areia grossa 0,50 a 0,250 Areia média 0,250 a 0,125 Areia fina 0,125 a 0,062 Areia muito fina 0,062 a 0,031 Silte grosso 0,031 a 0,016 Silte médio 0.016 a 0,008 Silte fino 0,008 a 0,002 Silte muito fino <0,002 Argila A argila encontrada naturalmente e em grande abundância, é usada freqüentemente na forma como é extraída. Uma outra razão para sua popularidade reside na facilidade com que os produtos a base de argila podem ser conformados. Ou seja, a argila e a água formam uma massa plástica que é muito suscetível a moldagem. 3

4 - Silicatos - Produtos à base de argila Silicatos é a classe de mineral mais importante, pelas seguintes razões: - A maioria dos produtos à base de argila se enquadram dentro de duas classificações: tijolos Produtos estruturais azulejos Abundância entre os minerais: Cerca de 25% dos minerais conhecidos (mais de 2.000) são silicatos. A crosta terrestre é constituída essencialmente de rochas ígneas e metamórficas e os minerais componentes destas rochas são quase que totalmente silicatos ( + 90%). Interesse econômico: Os solos, de onde retiramos nossos alimentos, são constituídos em grande parte de silicatos. As matérias primas da indústria cerâmica são essencialmente silicatos. Classificação porcelanas louças para mesa louças sanitárias Louças brancas  Argilominerais - Exemplos de minerais Clasificação exemplo 1. Elementos nativos Ouro (Au) 2. Sulfetos Pirita (FeS2) 3. Óxidos Hematita(Fe2O3) 4. Hidróxidos Gibbsita(Al(OH)3) 5. Halóides Halita (NaCl) 6. Silicatos, etc Quartzo(SiO2) 4

5 nesossilicatos sorossilicatos ciclossilicatos Filossilicatos – São de particular interesse, pois constituem a base dos argilominerais. ( do grego phyllon = folha, lâmina ) Classificação dos silicatos inossilicatos filossilicatos Os filossilicatos, ou silicatos em folha, formam folhas paralelas de tetraedros de silicatos com Si2 O5 . tectossilicatos 5

6 Estudo dos argilominerais
Tetraedro de SiO4 Sílica Quimicamente, o material mais simples à base de silicato é o dióxido de silício, ou sílica (SiO2). Estruturalmente, ela consiste em uma rede tridimensional que é gerada quando todos os átomo de oxigênio localizados em, vértices, em cada tetraedro, são compartilhados por tetraedros adjacentes. Existem três formas cristalinas polimórficas principais para a sílica: quatzo (estrutura cristalina) cristobalita(polimorfo o quartzo) - tridimita (polimorfo da cristobalita) O arranjo dos átomos de silício e oxigênio em uma cela unitária de cristobalita, um polimorfo do SiO2 quartzo cristobalita tridimita 6

7 Silicatos em camadas Uma estrutura bidimensional em lâminas ou camadas pode ser produzida pelo compartilhamento de três íons oxigênio em cada um dos tetraedros, no caso dessa estrutura, a unidade da fórmula que se repete pode ser representada por: (Si2O5) [2x4+5(-2)] = -2 A carga negativa líquida está associada com os átomos de oxigênio que não estão ligados e que se projetam para cima fora do plano da página. A eletronegatividade é estabelecida ordinariamente por uma segunda estrutura laminar que possui um excesso de cátions, que se ligam a esses átomos de oxigênio não ligados da lâmina de Si2O5. Tais materiais são conhecidos como silicatos em lâminas ou em camada, e a sua estrutura básica é característica das argilas e de outros minerais. 7

8 Um dos minerais argilosos mais comuns, a caolinita, possui uma estrutura laminar de silicato com duas folhas Al2(Si2O5)(OH)4 Fórmula química da caolinita OH A folha tetraédrica de sílica, representada por (Si2O5)-2, é tornada eletricamente neutra por uma folha adjacente de Al2(OH)42+ Caolinita em camadas  Enquanto a ligação dentro dessa camada com duas folhas é forte e intermediária entre iônica e covalente, as camadas adjacentes estão fracamente ligadas umas às outras através de forças de van der Waals fracas. 8

9 Micrografia eletrônica Micrografia eletrônica
Um cristal de caolinita é composto por uma série dessas camadas ou lâminas duplas, empilhadas, de forma paralela umas sobre as outras, as quais formam pequenas placas planas com diâmetros tipicamente inferiores a 1 μm e praticamente hexagonais. Micrografia eletrônica cristais de argila Cristais de argila caulinita (plaquetas) Micrografia eletrônica cristais de argila Fundo de um lago 9

10 - Outros materiais cerâmicos brutos
Essa estruturas laminares de silicatos não estão confinadas às argilas; outros minerais que também se enquadram nesse grupo são: Talco [Mg3(Si2O5)2(OH)2] Micas (por exemplo) Muscovita [KAl3Si3O10(OH)2] 10