UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
Materiais Compósitos
Aspectos Gerais e Aplicações
Prof. Márcio R. F. Soares
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Importância e Tipos de Materiais Compositos: Considerações Gerais, Notas de estudo de Materiais
Considerações gerais sobre materiais compositos, sua importância, características e tipos. Os compositos são materiais multifásicos formados por uma matriz contínua e fibras ou partículas que apresentam morfologias distintas. Eles podem ser poliméricos ou não, e a combinação de materiais diferentes pode elevar os índices de resistência e rigidez por unidade de massa. O texto aborda as interações mecânicas, térmicas e elétricas, a hierarquia e heterogeneidade, e as propriedades gerais de compositos.
Tipologia: Notas de estudo
2022
1 / 74
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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
Materiais Compósitos
Aspectos Gerais e Aplicações
Prof. Márcio R. F. Soares
1. Considerações gerais sobre compósitos e aplicações
Sumário
3. Fase Reforço (enchimento)
3.1 Fibras3.2 Cargas3.3 Outras
2. Fase Matriz (aglutinante)
2.1 Matriz polimérica2.2 Matriz cerâmica e carbonosa2.3 Matriz metálica
4. Fechamento
Qual a importância dos materiais compósitos?
- Envolvem interação multidisciplinar
(aplicações em diversas áreas)
- São materiais tecnologicamente estratégicos
- engenharias- arquitetura- biomedicina- odontologia...
- Física- Química- Ciência dos Materiais- Tecnologia dos Polímeros- Metalurgia- Mecânica Aplicada...
- engenharias- arquitetura- biomedicina- odontologia...
(integram ramos da)
- desenvolvimento de novos materiais- processos de fabricação- cálculo de estruturas- melhoria da qualidade de vida- utilização de recursos renováveis- redução de custo...
(levam)
- Possuem um amplo campo de aplicação
- Considerações gerais - Materiais Compósitos
Qual a ideia por trás dos materiais compósitos?
- Ao contrário em desenvolver um novo material, modifica-se um materialjá existente por meio da incorporação de outro(s) componente(s).• Conceito teve origem inicialmente na indústria aeronáutica pela necessidadede redução de peso, preservando a robustez dos componentes estruturais.
Afinal, o que são materiais compósitos?
- São estruturas ou componentes fabricados a partir de combinações (mistura
macroscópica)
de
dois
ou
mais
constituintes
(fases)
que
apresentam morfologias distintas.
São
constituídos
de uma
matriz contínua
, que envolve
fibras
e ou
partículas
que formam a mistura.
Fase Matriz (aglutinante)
Fase Reforço
(enchimento)
Compósito
- proteger fibras• mantêm reforço coeso
em configuração estável
- resistência a carregamentos mecânicos
Fase Matriz (aglutinante)
- polimérica• metálica• cerâmica• carbonosa
Fase Reforço
(enchimento)
- fibrosa • particulada• na forma de flocos• na forma de
whiskers
polimérica
cerâmicametálica de carbono
naturais
A combinação destes materiais podem elevar os
índices de resistência e rigidez por unidade de massa!
Tecnologia em compósitos consiste em:
- Por exemplo, saber dispor fibras de alta resistência mecânica e grande rigidez
- Em posições e orientações predeterminadas- Envoltas em uma matriz- Em frações volumétricas definidas
Obtenção de material dedesempenho diferente deseus constituintes e comcaracterísticas únicas!
Propriedades finais superiores ao
dos constituintes em separado
Previsão e controle de propriedades específicas!
Ex: Compósitos de fibra cerâmica e matriz cerâmica
Possuem maior tenacidade àfratura em relação ao cerâmiconão reforçado.
(aplicações a + 1000ºC)
Diferentes tipos de configurações possíveis para a fase reforçopara diferentes aplicações.
Têm influência direta nas
propriedades mecânicas dos
compósitos
Características principais dos compósitos:
Heterogeneidade AnisotropiaSimetriaHierarquia
não uniformidade da estrutura físico/química
dependência direcional das propriedades físicasnatureza tensorial das propriedades do materialempilhamento de unidades estruturais individuais
Propriedade interfacial
poderia ser pensadacomo uma terceira fase
Requisitos de desempenho vs. baixo custo:
Desempenho estrutural
Baixo custo
Construção civil
Automobilística
Aeronáutica
Aeroespacial
Biomédica
Desempenho é de
vital importância
Fatores econômicos
envolvidos
Áreas em constante desenvolvimento
Indústria petroquímica (tanques e reservatórios de pressão)Esportes
Áreas em constante desenvolvimento:
Construção Civil
- Considerações gerais sobre compósitos e aplicações2. Fase Matriz (aglutinante)