Materiais de construção civil, utensílios domésticos e aparelhos eletrônicos: estes são apenas alguns dos produtos nos quais podemos encontrar cerâmicas e vidros. Estes materiais inorgânicos não-metálicos são de grande utilidade para a indústria e isto se deve em grande parte às suas propriedades mecânicas.
Cerâmicas e vidros, diferentemente das ligas metálicas, não apresentam uma quantidade significativa de deformação plástica em um ensaio de tração típico. Esta é, na realidade, a principal desvantagem destes materiais em relação aos metais. Devido à pouca absorção de energia na forma de deformação plástica, as cerâmicas e vidros apresentam característica de fratura frágil. Em temperatura ambiente, estes materiais podem sofrer fraturas antes mesmo de sofrerem quaisquer deformações plásticas, como resposta a uma carga de tração. Isto caracteriza cerâmicas e vidros com baixa resistência à fratura e elevado nível de fragilidade. A Figura 1 mostra resultados característicos para o carregamento não-axial da alumina (Al2O3) densa e policristalina.
A natureza frágil da fratura na cerâmica é ilustrada por essas curvas de tensão–deformação, que mostram apenas um comportamento linear e elástico. Em (a), a fratura ocorre em uma tensão de tração de 280 MPa. Em (b), uma resistência compressiva de 2.100 MPa é observada. O corpo-de-prova nos dois ensaios é Al2O3 densa e policristalina.
Fonte: Shackelford, 2008.
Outra coisa que podemos perceber nesta figura é a diferença entre as partes; enquanto (a) ilustra a resistência a fratura em um ensaio de fração, (b) mostra o mesmo para um ensaio de compressão. O comportamento observado na figura pode ser notado também em certos ferros fundidos e concreto, pois são relativamente fracos sob tensão e fortes sob compressão, assim como cerâmicas e vidros. Nestes materiais, a resistência à compressão é de 5 a 6 vezes maior do que a resistência à tração.
Outra propriedade mecânica que deve ser notadas em cerâmicas e vidros é a fluência. Quando expostos à variações de temperatura, estes materiais tendem a sofrer deformações, o que se caracteriza como fluência (em altas temperaturas).
E por último, mas não menos importante, a dureza, a propriedade com maior destaque entre cerâmicas e vidros na indústria. Você sabia que os materiais cerâmicos são os materiais de mais elevado nível de dureza de todos? A dureza se caracteriza como a resistência que um material apresenta ao risco ao à deformação permanente quando pressionado por outro material. Esta característica possibilita a utilização de cerâmicas em processos de abrasão e corte.
Quer conhecer mais sobre este assunto? Aqui estão as fontes utilizadas na construção desta postagem:
- SHACKELFORD, James F.. Ciência dos materiais. 6. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2008. 556 p.
- Propriedades mecânicas das cerâmica. Macéa, 2018. Disponível em: https://www.macea.com.br/noticias/propriedades-mecanicas-das-ceramicas.
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