Materiais Cerâmicos

Código:

EMM0024

Sigla:

MCER

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciência e Tecnologia de Materiais

Ocorrência: 2012/2013 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Materiais
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEMM	22	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Justificação:
Os conhecimentos sobre os materiais cerâmicos são absolutamente indispensáveis em qualquer curso universitário de Engª de Materiais, dada a sua enorme relevância nas inúmeras aplicações industriais.

Objectivos:
A disciplina tem por objectivo estudar os temas que envolvem a caracterização de pós cerâmicos e os processos de conformação e sinterização destes materiais. Os materiais vítreos são também abordados, do ponto de vista dos mecanismos de formação, estrutura e preparação, bem como os processos que envolvem a cristalização controlada para obtenção de vidros-cerâmicos. A relação entre estrutura-propriedades-processamento dos materiais cerâmicos e vítreos procura-se que esteja sempre presente no decurso da disciplina.

Competências e Resultados da Aprendizagem:
- Conhecimentos aprofundados sobre as tecnologias de conceção e fabrico de materiais cerâmicos.
- Aplicação dos conceitos estudados ao desenvolvimento de novos produtos cerâmicos.
- Capacidade de execução e apresentação de trabalhos de grupo.

Programa

MATERIAIS CERÂMICOS

Caracterização de pós

Caracterização de pós cerâmicos. Técnicas utilizadas na caracterização dos pós. Densidade. Composição química, mineralógica e área superficial específica. Distribuição granulométrica. Difracção laser. Potencial zeta.

Moagem. Granulação e Spray-drying. Calcinação. Aditivos de processamento. Solventes. Surfactantes. Dispersantes/Desfloculantes. Secagem.

Processos de conformação

Fundamentos. Prensagem uniaxial. Prensagem isostática. Prensagem a quente. Processos de vazamento. Slip-casting e Tape-casting.

Extrusão. Processos de injecção. Processo Sol-gel. Variáveis e controlo dos processos.

Sinterização

Fundamentos da sinterização. Força motriz. Mecanismos de transporte de matéria. Classes de sinterização.

Sinterização no estado sólido. Vitrificação. Sinterização na presença de fase líquida. Sinterização com reacção. Factores termodinâmicos e cinéticos. Estágios e modelos de sinterização.

VIDROS

Formação, estrutura e propriedades

Introdução. Definição. O diagrama entalpia vs. Temperatura.
Teorias de formação. Teoria estrutural e teoria cinética. Nucleação e crescimento de cristais. Formação e estabilidade vítrea. Análise térmica.

Fusão de vidros. Reagentes principais. Nomenclatura. Balanços de massas. Etapas principais na fusão de vidros. Formação de gases e volatilização de componentes. Afinação e homogeneização.

Estrutura dos vidros. Elementos e modelos de estrutura. Sistemas principais: SiO2, B2O3, P2O5 e GeO2. Outros sistemas. Cálculos de elementos de estrutura.

Separação de fases. Princípios. Mecanismos. Aplicações.

Viscosidade. Medição da viscosidade. Viscosidade de sistemas vítreos. Efeito da temperatura e da composição.

Densidade e expansão térmica. Efeito da composição e da velocidade de arrefecimento. Separação de fases e cristalização.

Tecnologia do vidro. Sopragem. Prensagem. Fibras de vidro.

Vidros cerâmicos

Considerações teóricas. Nucleação e cristalização. Separação de fases. Cristalização controlada. Aplicação da análise térmica. Ciclos térmicos de cristalização. Aplicações.

Bibliografia Obrigatória

James Reed; “Principles of ceramics processing", John Wiley & Sons, 1995
“Ceramics and Glasses”, Samuel J. Schneider Jr. (Volume Chairman), Engineering Materials Handbook, Vol.4, ASM International, The Materials Information Society, Secção 2-4, 1991.
Shelby, James E.; Introduction to glass science and technology. ISBN: 0-85404-533-3

Bibliografia Complementar

Michel W. Barsoum; Fundamentals of Ceramics, McGraw-Hill Series, 1997
Vogel, Werner; Chemistry of glass. ISBN: 0-916094-73-1
“Introduction to Glass Science“, L D. Pye, H. J. Stevens, W. C. LaCourse, Plenum Press, New York, Cap 8, 1972.
ULL; Mechanical behavior of ceramics
Carvalho, António Jorge Coelho de; Fabrico do vidro

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O método de ensino adoptado nesta disciplina tem procurado que os alunos possam também ser agentes do seu próprio processo de formação, em colaboração estreita com o docente. É, por isso, prática comum os alunos serem questionados no decurso da exposição, colocarem dúvidas que entretanto vão surgindo, ou mesmo emitirem opinião sobre os temas. Os primeiros minutos de cada aula são dedicados a relembrar conhecimentos entretanto apreendidos, permitindo que a matéria a leccionar possa ser mais facilmente enquadrada e integrada. A projecção de slides tem sido o meio de apoio utilizados nas aulas. Sempre que possível, reflectem exemplos práticos de aplicação dos conceitos teóricos. A componente prática assenta na realização de trabalhos experimentais, tendo por base a componente teórica da disciplina. No final de cada trabalho prático é elaborado um relatório.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	52,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

É condição de obtenção de frequência a nota mínima de 8 (oito valores) na componente teórica e de 10 (dez valores) na componente prática.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação final = 0,7* componente teórica + 0,3* da classificação da componente prática.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A componente teórica é avaliada por 1 exame escrito e a componente prática pela realização de trabalhos laboratoriais idênticos aos realizados nas aulas práticas, em horário a combinar com o docente, e de uma prova oral. As percentagens relativas da componente teórica e prática mantém-se em 70 e 30% da classificação final, respectivamente.

Melhoria de classificação

A componente teórica pode ser melhorada através da realização de exame escrito com um peso relativo de 70% na classificação final e a componente prática terá de ser repetida.

Observações

É aconselhável que os alunos tenham obtido aprovação na disciplina de Introdução aos cerâmicos e polímeros, do 1º ano da Licenciatura do DEMM, na qual são estudadas as noções básicas sobre materiais cerâmicos.