(2 pontos) Fale sobre as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos.
Passo 1
O enunciado pede para descrever as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos. Este é um conteúdo de Ciência e Engenharia dos Materiais, em particular mecânica de materiais cerâmicos, que envolve entender como a estrutura atômica (ligações iônicas e covalentes) e a microestrutura (grãos, poros, defeitos) determinam propriedades como módulo de elasticidade, dureza, resistência à tração e compressão, tenacidade e comportamento à fratura.
Passo 2
Os cerâmicos apresentam ligações fortemente iônicas e/ou covalentes, o que lhes confere rigidez e dureza elevadas. Tipicamente o módulo de Young
varia entre
e a dureza Vickers fica na faixa de
Isso significa que cerâmicos deformam elasticamente pouco antes de fraturar e resistem bem a penetração de objetos duros.
Passo 3
Quanto à resistência mecânica, sob compressão os cerâmicos têm valores muito altos,
enquanto sob tração o valor é bem menor,
A disparidade se deve à facilidade com que trincas, poros ou microdefeitos se abrem sob esforço de tração, levando à fratura súbita.
Passo 4
A tenacidade à fratura
dos cerâmicos é baixa, tipicamente
o que demonstra comportamento frágil. Em cerâmicos, a propagação de trinca ocorre sem grande plastificação, e a energia de fratura é pequena comparada a metais dúcteis.
Passo 5
Por serem sensíveis a defeitos minúsculos (inclusões, poros, fendas), os cerâmicos exibem alta variabilidade estatística na resistência. Governamos seu uso por critérios de projeto baseados em distribuição de falhas (estatística de Weibull) e limites de segurança sob cargas cíclicas (fadiga por fratura).
Passo 6
Em projetos, explora-se a resistência à compressão e a estabilidade térmica dos cerâmicos, evitando-se esforços de tração concentrada e choques térmicos bruscos. Aplicações típicas incluem: engrenagens rígidas, rolamentos cerâmicos, revestimentos resistentes a abrasão e componentes de alto isolamento elétrico.
Resposta
As principais propriedades mecânicas dos cerâmicos são:
– Módulo de Young muito alto –
e dureza elevada
–
.
– Resistência à compressão alta –
, mas resistência à tração baixa
–
.
– Tenacidade à fratura baixa –
, levando a fratura frágil.
– Forte sensibilidade a defeitos e variabilidade estatística de resistência (Weibull).
– Projeto baseado em evitar tração concentrada e choques térmicos, aproveitando alta rigidez, dureza e estabilidade térmica.
– Módulo de Young muito alto
– Resistência à compressão alta
– Tenacidade à fratura baixa
– Forte sensibilidade a defeitos e variabilidade estatística de resistência (Weibull).
– Projeto baseado em evitar tração concentrada e choques térmicos, aproveitando alta rigidez, dureza e estabilidade térmica.