estruturaepropriedadesdos estrutura e propriedades dos materiais cerâmicos.pdf
TRANSCRIPT
![Page 1: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/1.jpg)
Estrutura e Propriedades dosEstrutura e Propriedades dos materiais cerâmicos
![Page 2: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/2.jpg)
Fator de Empacotamento
Cl k d di ti
Atômico: FEAClose-packed directions: length = 4R
= 3 a 3 a
Unit cell contains: 1 + 8 x 1/8
aR
1 + 8 x 1/8 = 2 atoms/unit cell
a
4π ( 3a/4)32
atoms
unit cellvolume
FEA = 0,68 APF = a3
3π ( 3a/4)2unit cell atom
volume
9
a3unit cell
![Page 3: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/3.jpg)
Fator de Empacotamento A ô i FEA
Cl k d di ti
Atômico FEA
Close-packed directions: length = 4R
= 2 a
Unit cell contains: 6 x 1/2 + 8 x 1/8
2 a
6 x 1/2 + 8 x 1/8 = 4 atoms/unit cell
aAd t d f
4π ( 2a/4)34
atoms
unit cell tvolume
Adapted fromFig. 3.1(a),Callister 6e.
APF = a3
3π ( 2a/4)4unit cell atom
volumeFEA = 0 74 aunit cell
7
FEA 0,74
![Page 4: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/4.jpg)
Estruturas das cerâmicasEstruturas das cerâmicas
• Materiais cerâmicos são formados por elementos metálicos e não metálicos
• Ligações podem ser covalentes e/ou iônicas (o que determina é a eletronegatividade)que determina é a eletronegatividade)– Quando a ligação é covalente o que determina o número de coordenação é o número de ligações
– Quando a ligação é iônica o que determina o número de coordenação é a relação mínima de raios
![Page 5: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/5.jpg)
Estruturas das cerâmicasEstruturas das cerâmicas
• Para formar a estrutura as cerâmicas devem satisfazer algumas condições:g ç– Se possuir ligação covalente deve respeitar o número de ligações e os ângulos entre as ligaçõesnúmero de ligações e os ângulos entre as ligações
– Se possuir ligação iônica deve respeitar a relação mínima de raios (estabilidade) e a neutralidademínima de raios (estabilidade) e a neutralidade elétrica.
di õ i i• Estas condições geram estruturas muito mais complexas que as observadas para os metais
![Page 6: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/6.jpg)
Graphite/ Ceramics/ S i d
Metals/ Alloys
Composites/ fibersPolymers
SemicondAlloys fibers
20
30Based on data in Table B1, Callister
*GFRE, CFRE, & AFRE are Glass, Gold W Platinum
Carbon, & Aramid Fiber-Reinforced Epoxy composites (values based on
60% volume fraction of aligned fibers in an epoxy matrix). 10
C Ni Silver, Mo
Tantalum Gold, W
cm
3)
p y )
5
Steels
Titanium
Cu,Ni
Tin, Zinc Zirconia
(g/c
3 4
Aluminum
Titanium
Silicon
Glass-soda Concrete
Si nitride Diamond Al oxide
PTFE GFRE*
Glass fibers
ρ
1
2Magnesium Graphite
Silicon
PC
PTFE
PET PVC Silicone
AFRE*
CFRE*
GFRE* Carbon fibers
Aramid fibers
1
0 5
HDPE, PS PP, LDPE
PC
0.3 0.4 0.5
Wood
![Page 7: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/8.jpg)
COORDENAÇÃO E RAIO IÔNICO• Coordenação depende da relação
r ircationranion
![Page 9: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/9.jpg)
Posições tetraédricas e octaédricasPosições tetraédricas e octaédricas
![Page 10: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/10.jpg)
Condição de estabilidadeCondição de estabilidade
![Page 11: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/11.jpg)
Estruturas cerâmicasEstruturas cerâmicas
• Estruturas tipo MX
• Estruturas tipo MX2Estruturas tipo MX2• Estruturas tipo M2X3• Estruturas tipo M’M’’X3• Estruturas tipo M’M’’ XEstruturas tipo MM 2X4
Onde M = elemento metálico e X = elemento não metálico
![Page 12: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/12.jpg)
Estruturas tipo MXEstruturas tipo MX
As principais estruturas do tipo MX são:
• Estrutura do cloreto de sódio
• Estrutura do cloreto de césio
• Estrutura da blenda de zincoEstrutura da blenda de zinco
![Page 13: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/13.jpg)
Estrutura do Cloreto de SódioEstrutura do Cloreto de Sódio
![Page 14: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/14.jpg)
Estrutura do Cloreto de SódioEstrutura do Cloreto de Sódio
• Rede CFC com 2 íons por posição de rede
• A célula possui 4 íons de Cl‐ 4 íons de Na+ A célula possui 4 íons de Cl 4 íons de Na(neutralidade elétrica)
RNa= 0,102 nmRCl= 0,181 nm
RNa/ RCl= 0,564
NC=6NC=6(cada cátion deve ter6 ânions ao seu redore cada ânion deve tere cada ânion deve ter 6 cátions ao seu redor)
![Page 15: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/15.jpg)
Estrutura do Cloreto de CésioEstrutura do Cloreto de Césio
![Page 16: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/16.jpg)
Estrutura do Cloreto de CésioEstrutura do Cloreto de Césio
• Estrutura Cúbica Simples com 2 íons por posição de redep ç
• A célula possui 1 íons de Cl‐ e 1 íons de Cs+
(neutralidade elétrica)(neutralidade elétrica)RCs= 0,170 nmR 0 181 nm
CsCl
TlBrRCl= 0,181 nm
RCs/ RCl= 0,939
TlI
NH4Cl
RbCl
NC=8(cada cátion deve ter8 ânions ao seu redor
CuZn
AgMg
LiHg8 ânions ao seu redore cada ânion deve ter 8 cátions ao seu redor)
LiHg
AlNi
BeCu
![Page 17: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/17.jpg)
Estrutura da Blenda de ZincoEstrutura da Blenda de Zinco
![Page 18: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/18.jpg)
Estrutura do Blenda de ZincoEstrutura do Blenda de Zinco
• Estrutura Cúbica de Face Centrada com 2 íons por posição de redep p ç
• A célula possui 4 íons de S‐2 e 4 íons de Zn+2
(neutralidade elétrica)(neutralidade elétrica)RZn= 0,074 nmR 0 184 nmRS= 0,184 nm
RCs/ RCl= 0,402
NC=4(cada cátion deve ter4 ânions ao seu redor4 ânions ao seu redore cada ânion deve ter 4 cátions ao seu redor)
![Page 19: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/19.jpg)
Estruturas tipo MXEstruturas tipo MX2
• Estrutura da fluorita
• Estrutura da cristobalitaEstrutura da cristobalita
![Page 20: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/20.jpg)
Estrutura da FluoritaEstrutura da FluoritaR 0 100RCa= 0,100 nmRF= 0, 133 nm
R / R = 0 752RCa/ RF= 0,752
NC=8
![Page 21: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/21.jpg)
Estrutura da FluoritaEstrutura da Fluorita
![Page 22: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/22.jpg)
Estrutura da CristobalitaEstrutura da Cristobalita
‐Estrutura CFC formada por átomos de Si+4 ocupando os pontos da rede CFC e metade das
i õ d iposições tetraedrais.‐ Cada íon Si+4 está ligado a quatro íons O‐2
Cada íon O‐2 está ligado a dois‐Cada íon O‐2 está ligado a dois íons Si+4 .
Carater 51% iônico‐Carater 51% iônico
RSi= 0,040 nmRO= 0, 140 nm
RSi/ RO= 0,286
NC=4
![Page 23: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/23.jpg)
Estrutura da CristobalitaEstrutura da Cristobalita
![Page 24: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/24.jpg)
Estrutura da CristobalitaEstrutura da Cristobalita
![Page 25: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/25.jpg)
Estrutura tipo M XEstrutura tipo M2X3
• Estrutura da Alumina
• O óxido de alumínio Al2O3 possui umaO óxido de alumínio Al2O3 possui uma estrutura aproximadamente hexagonal
![Page 26: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/27.jpg)
Aqui são mostrados apenas os átomos de alumínioalumínio
![Page 28: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/28.jpg)
Estrutura tipo M’M’’XEstrutura tipo MM X3
• Estrutura do Titanato de Cálcio CaTiO3(Perovisquita)( q )
• Nesta estrutura temos um íon de Ca2+, um íon Ti4+ e três íons O2‐Ti4+ e três íons O2 .
• A estrutura é uma estrutura Cúbica Simples
• O material mais famoso é o Titanato de Bário devido as suas propriedades dielétricasdevido as suas propriedades dielétricas.
![Page 29: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/29.jpg)
Estrutura da PerovisquitaEstrutura da Perovisquita
![Page 30: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/30.jpg)
Estrutura da PerovisquitaEstrutura da Perovisquita
![Page 31: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/31.jpg)
Estrutura tipo M’M’’ XEstrutura tipo MM 2X4
• Estrutura do MgAl2O4 (Espinélio)
![Page 32: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/32.jpg)
SilicatosSilicatos
![Page 33: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/33.jpg)
Estruturas dos SilicatosEstruturas dos Silicatos
![Page 34: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/34.jpg)
Estruturas dos SilicatosEstruturas dos Silicatos
![Page 35: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/35.jpg)
Estruturas dos SilicatosEstruturas dos Silicatos
![Page 36: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/36.jpg)
Estruturas dos SilicatosEstruturas dos Silicatos
![Page 37: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/37.jpg)
Estruturas dos SilicatosEstruturas dos Silicatos
![Page 38: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/38.jpg)
OrtosilicatosOrtosilicatos
Nenhum dos vértices é compartilhado.
![Page 39: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/39.jpg)
PirosilicatosPirosilicatos
![Page 40: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/40.jpg)
PiroxênioPiroxênio
Formam anéis ou cadeias
![Page 41: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/41.jpg)
AnfibóliosAnfibólios
F d i d lFormam cadeias duplas
![Page 42: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/42.jpg)
Folhas de silicatosFolhas de silicatos
![Page 43: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/43.jpg)
ArgilomineraisArgilominerais
![Page 44: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/44.jpg)
ArgilomineraisArgilominerais
Caulinita
![Page 45: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/45.jpg)
Folhas de silicato com 2 camadasFolhas de silicato com 2 camadas
Caulinita
![Page 46: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/46.jpg)
Folhas de Silicatos com 3 camadasFolhas de Silicatos com 3 camadas
Pirofilita
![Page 47: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/47.jpg)
Folhas de silicatosFolhas de silicatos
![Page 48: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/48.jpg)
Estrutura dos vidrosEstrutura dos vidros
Vidro de sílica pura
Vidro de soda cal Quartzo
![Page 49: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/49.jpg)
Estruturas do CarbonoEstruturas do Carbono
• Diamante
• Estrutura CFCEstrutura CFC com metade das posiçõesdas posições tetraedraisocupadas
![Page 50: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/50.jpg)
Estruturas do CarbonoEstruturas do Carbono
Grafite
![Page 51: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/51.jpg)
Estruturas do Carbono FullerenosEstruturas do Carbono ‐ Fullerenos
![Page 52: EstruturaePropriedadesdos Estrutura e Propriedades dos Materiais Cerâmicos.pdf](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042615/55cf9443550346f57ba0c5ac/html5/thumbnails/52.jpg)
Estruturas do CarbonoFibras de carbono