Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction
William D. Callister,Jr., John Wiley & Sons, 1991.
13. ESTRUTURAS E PROPRIEDADES DE CERÂMICAS
13.1 - INTRODUÇÃO
Materiais cerâmicos foram brevemente discutidos no Capítulo 1, tendo-se notado que êles são
materiais inorgânicos e não-metálicos. A maioria dos materiais cerâmicos são compostos entre
elementos metálicos e não-metálicos para os quais as ligações interatômicas são ou totalmente
iônicas ou predominantemente iônicas mas tendo algum caráter covalente. O termo cerâmica vem da
palavra grega keramikos, que significa "material queimado", indicando que as desejáveis
propriedades destes materiais são normalmente encontradas através de um processo de tratamento
térmico de alta temperatura denominado queima.
Até cerca de 40 anos atrás, os mais importantes materiais nesta classe eram denominados
"cerâmicas tradicionais", aquelas para as quais a matéria prima básica é a argila; produtos
considerados como cerâmicas tradicionais são louça, porcelana, tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos,
manilhas e, em adição, vidros e cerâmicas de alta temperatura.Ultimamente, significativos progressos
têm sido feitos no entendimento do caráter fundamental destes materiais e dos fenômenos que
ocorrem neles que são responsáveis pelas suas únicas propriedades. Consequentemente, uma nova
geração destes materiais foi desenvolvida e o termo "cerâmica" tem sido tomado com um significado
muito mais amplo. Num grau ou noutro, estes materiais têm um efeito bastante dramático sobre as
nossas vidas; eletrônica, computador, comunicação, aeroespacial e um grande número de outras
indústrias apoiam-se no seu uso.
Este capítulo discute os tipos de estrutura cristalina e defeito de ponto atômico que são
encontrados em materiais cerâmicos e, em adição, algumas de suas características mecânicas.
Aplicações e técnicas de fabricação para esta classe de materiais são tratadas no próximo capítulo.
ESTRUTURAS CERÂMICAS
De vez que a ligação atômica em materiais cerâmicos é parcialmente ou totalmente iônica, a maioria
das estruturas cerâmicas pode ser pensada como sendo composta de íons eletricamente carregados
em vez de átomos. Os íons metálicos, ou cátions, são positivamente carregados, de vez que êles
cederam os seus elétrons de valência aos íons não metálicos, ou ânions, que são negativamente
carregados. Uma vez cerâmicas são formadas de pelo menos 2 elementos , e às vezes mais , suas
estruturas cristalinas são geralmente mais complexas do que aquelas de metais.
13.2 - ESTRUTURAS CRISTALINAS
Duas características dos íons componentes em materiais cerâmicos cristalinos influenciam a estrutura
cristalina: a magnitude da carga elétrica em cada um dos íons componentes e os tamanhos relativos
dos cátions e ânions. Com relação à primeira característica, o cristal deve ser eletricamente neutro;