FLUÊNCIA EM CERÂMICOS
DEFINIÇÃO
• É o fenômeno de deformação lenta, sob ação
de uma carga constante aplicada durante longo
período de tempo a uma temperatura superior a
0,4 vezes a Temperatura de fusão em Kelvin.
• Desta forma os materiais cerâmicos tendem a
ter maior resistência a fluência que os metálicos
já que possuem maior temperatura de fusão
(iniciam o processo de fluência em temperaturas
bem superiores às dos metais)
Redução na tensão máxima admissível em
projetos pelo efeito da fluência.
Ensaio de fluência
Ensaio de fluência: curva típica
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Deformação instantânea: Efeito
do carregamento do corpo de
prova, do tipo elástica
Estágio primário: onde a
velocidade de fluência é rápida
ocorre nas primeiras horas.
Velocidade de def. decrescente encruamento
Estágio secundário: A taxa de
fluência é constante. Estágio de
duração mais longa. Equilíbrio
entre os processos de
encruamento e recuperação
Estágio terciário: Aceleração na
taxa de fluência, estricção seguido
de ruptura.
Medida da velocidade de fluência em estada
estacionário
Efeito da tensão e da temperatura no
comportamento à fluência
• Quanto maior a
temperatura e/ou a
tensão maior a
deformação final por
fluência que ocorre
em menos tempo.
Menor o tempo de
vida do componente.
Gráfico log. tensão x log. tempo até a ruptura
• Como os ensaios de fluência
tendem a ser muito longos, a
relação da tensão aplicada e o
tempo até a ruptura quando
plotados em escala logaritmica
tendem a ser retas. Realiza-se
ensaios em tensões altas cuja
duração do ensaio tende a ser
pequena e se extrapola as
retas para valores de tempo
maiores.
Exemplo da importância da fluência em cerâmicos
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Nitretos e carbetos puros em
geral tem grande resistência à
fluência, devido às suas fortes
ligações do tipo covalente.
NC 132 (Norton Company)
Si3N4 prensado a quente com
aditivo de MgO (forma fase
vítria entre os contornos que
reduzindo a porosidade). Essa
fase vítria amolece a 1100 C
e acelera a fluência por fluxo
viscoso.
NCX-34 Si3N4 prensado a
quente com aditivo Y2O3 que
forma fase vítria com maior
temperatura de amolecimento
logo a fluência inicia à
temperaturas mais altas.
NC-350 Si3N4 sinterizado por
reação química (o nitrogênio
permeia pelo silício à alta
temperatura formando o Si3N4,
sem fase vítria, com mais
porosidade mas com alta
resistência à fluência.
Outros efeitos da alta temperatura
• Outro efeito degradante que atua sobre os materiais quando
expostos à alta temperatura, além da fluência, é a interação
(reação) com o meio.
• De uma maneira geral, essas reações são muito mais lentas nos
cerâmicos que nos metais (maior força entre as ligações químicas)
• A reação química do material da superfície com o meio podem
formar outros compostos cerâmicos na superfície modificando o
material cerâmico original.
• Óxidos e silicatos resistem bem a alta temperatura em atmosferas
de O2 e O2 + N2 (já estão na forma de óxidos)
• SiC e Si3N4 formam camada passiva de SiO2 protetora para pressão
parcial maior que 1mm de Hg (a pressão atmosférica ao nível do
mar é de 760 mm de Hg) logo teríamos que ter um forte vácuo para
não haver passivação.
• Em atmosferas redutoras (H2; NH3 ; CO ) os óxidos podem ser
reduzidos ocorrendo degradação do cerâmico.
Efeitos químicos
• Cerâmicos possuem grande resistência ao ataque químico pois
apresenta maior força entre as ligações químicas.
• NaCl ligação fraca – é muito reativo para um cerâmico
• Al2O3 ; Si3N4 ; SiC ligações fortes - alta resistência ao ataque
químico
• São usados no lugar de metais pela alta estabilidade química em
larga faixa de temperatura.
• Hidrólise do Si3N4 :
• Si3N4 + 6H2O = 3 SiO2 + NH3 (quando esse processo ocorre sentese cheiro de amônia no ambiente)