Física dos Materiais

Transcrição

1 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Instituto de Física Universidade de São Paulo Professor: Luiz C C M Nagamine [email protected] Fone: homepage: 10 de maio 1

2 Compósitos 2

3 Física dos Materiais º Semestre de 2014 Compósitos Esqui moderno 3

4 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Características geométricas e espaciais das partículas da fase dispersa que podem influenciar nas propriedades dos compósitos Concentração Tamanho Forma Distribuição Orientação 4

5 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Classificação dos compósitos Compósitos Fibras ou Partículas (rigidez): metálicas, poliméricas e cerâmicas. Tipos de matrizes (plasticidade): metálicas, poliméricas e cerâmicas (pouco usadas). 5

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7 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos com partículas matriz de cobalto com partículas de carbeto de tungstênio Pneu de borracha sintética com partículas de negro de fumo 7

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9 Influência do comprimento da fibra: 9

10 Influência do comprimento da fibra: 10

11 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos com fibras Orientação das fibras: a) Contínuas e alinhadas b) Descontínuas e alinhadas c) Descontínuas e desorientadas Anisotrópico Isotrópico 11

12 Isodeformação: 12

13 Isotensão 13

14 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Comportamento mecânico dos compósitos 14

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16 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos com fibras 16

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21 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos com fibras Tipos de matrizes (plasticidade): metálicas, poliméricas e cerâmicas (pouco usadas). 21

22 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos com fibras ou partículas Fibras ou Partículas (rigidez): metálicas, poliméricas e cerâmicas. Tipos de matrizes (plasticidade): metálicas, poliméricas e cerâmicas (pouco usadas). Alta adesão entre matriz e enxerto 22

23 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Novas classes de Compósitos Compósitos híbridos: fibras de diferentes tipos são usadas Um exemplo grosseiro é o concreto: matriz: cimento particulado: pedras e areia fina Carbono-carbono consiste de fibras de carbono em matriz polimérica, que é pirolizada (queimada). (carbono amorfo) Alto limite de resistência à tração e impacto, mesmo a 2000 C Baixo coeficiente de expansão térmica Alta condutividade térmica Usos: motores de foguetes, materiais de atrito em aeronaves, escudos térmicos, moldes para altas temperaturas,... 23

24 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Métodos de Preparação de Compósitos com Fibras Pultrusão Processo contínuo, automatizado, altas taxas de produção e baixo custo. Qualquer comprimento, com variedade de formatos. 24

25 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Métodos de Preparação de Compósitos com Fibras Prepreg Matriz polimérica A resina é parcialmente curada pelo fabricante, permitindo a sua conformação e posterior endurecimento pelo usuário final. Fibras de vidro, carbono e aramidas são frequentemente usadas. 25

26 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Métodos de Preparação de Compósitos com Fibras Enrolamento de filamento Para a produção de formas ocas e cilíndricas. Com padrões de fibras helicoidais, circunferenciais e polares. Usos: carcaças de motores de foguetes, tanques de armazenamento e vasos de pressão. 26

27 Física dos Materiais º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos Estruturais Compósitos laminares Paíneis em sanduíche Estrutura em colméia (resiste às deformações perpendiculares) Folhas externas resistentes (suportam a maior parte da carga) 27