Física dos Materiais 4300502 1º Semestre de 2016 Instituto de Física Universidade de São Paulo Professor: Luiz C C M Nagamine E-mail: nagamine@if.usp.br Fone: 3091.6877 homepage: http://disciplinas.stoa.usp.br/course/view.php?id=10070111 10 de maio 1
Compósitos 2
Física dos Materiais 4300502 1º Semestre de 2014 Compósitos Esqui moderno 3
Física dos Materiais 4300502 1º 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
Física dos Materiais 4300502 1º 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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Física dos Materiais 4300502 1º 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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Influência do comprimento da fibra: 9
Influência do comprimento da fibra: 10
Física dos Materiais 4300502 1º 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
Isodeformação: 12
Isotensão 13
Física dos Materiais 4300502 1º Semestre de 2016 Compósitos Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Comportamento mecânico dos compósitos 14
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Física dos Materiais 4300502 1º Semestre de 2016 Compósitos: Mistura sólida de materiais de classes diferentes. Compósitos com fibras 16
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Física dos Materiais 4300502 1º 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
Física dos Materiais 4300502 1º 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
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
Física dos Materiais 4300502 1º 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
Física dos Materiais 4300502 1º 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
Física dos Materiais 4300502 1º 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
Física dos Materiais 4300502 1º 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