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PEM5135 - Tecnologia em Materiais Cerâmicos Refratários

Docente Responsável

Carga Horária

Área de concentração

97134 - Materiais Convencionais e Avançados

Objetivos

Propiciar conhecimento de Tecnologia de Materiais Cerâmicos Refratários envolvendo matérias primas, processamento, aplicação e principais mecanismos de desgaste quando em operação, a fim de aprimorar a formação do pós graduando em Engenharia de Materiais na área de Ciência e Engenharia de Materiais presente em todos os seguimentos da indústria de base do país.

Justificativa

Os refratários são materiais habilitadores genéricos dos processos de transformação industriais. Sem eles não seria possível, gerar e conter calor e nem controlar reações em alta temperatura. Sem eles não teríamos desenvolvido qualquer tipo de tecnologia e, portanto não teria havido avanço na civilização. Note-se que mesmo nas guerras nunca se bombardeou uma única fábrica de refratários. Embora as mesmas ficassem à céu aberto, os inimigos tacitamente sabiam que quem quer que fosse o vencedor necessitaria ter sua indústria de refratários operando para poder consolidar sua vitória, ou sobreviver à derrota sofrida e gerar riqueza e pagamento de emolumentos de guerra aos vencedores. Por isso as indústrias de refratários passaram intactas pelas guerras. O domínio da Tecnologia de Materiais Cerâmicos Refratários é uma das ferramentas para que o desenvolvimento econômico de qualquer país seja sustentável, principalmente o nosso que o seu parque industrial esta alicerçado na indústria de base. É com esse propósito que o curso de Tecnologia em Materiais Cerâmicos Refratários deve ser oferecido no PPGEM.

Conteúdo

1. Introdução à Tecnologia de Cerâmicas Refratárias; Definição de materiais refratários, formas de classificação, métodos de conformação e exemplos de aplicações.
2. Refratários monolíticos Tipos, comparação entre monolíticos e formados, constituição composicional, concretos refratários e classificação dos concretos.
3. Matérias primas utilizadas em refratários (características e síntese); Tipologia química e mineralógica dos agregados, agregados naturais e sintéticos, isolantes e densos, agregados dos sistemas SiO2, SiO2-Al2O3, alfa-Al2O3, ZrO2, SiC, CaO-Al2O3.
4. Empacotamento de partículas; Mapa granulométrico, efeito do formato e do tamanho de partícula no empacotamento, modelos matemáticos (Furnas, Andreassen e Alfred) e fatores adicionais que afetam o empacotamento.
5. Propriedades. Massa Específica Aparente e Real (MEA, MER); Porosidade Aparente, fechada e Total (PA, PF e PT); Volume e Distribuição de tamanho de poros; Absorção de Água (AA); Variações Dimensionais (após secagem, tratamento térmico e reaquecimento); Permeabilidade (Pe); Tempo de Trabalhabilidade; Resistência à Abrasão; Análise Granulométrica; Coeficiente de expansão Térmica Linear Reversível (α); Condutividade Térmica (K); Difusividade térmica (a);
6. Propriedades Mecânicas e Termomecânicas Resistência à Compressão (RC);
   • Resistência à Flexão (MRF) ou MRV;
   • Módulo Elástico à Frio (E) e à Quente (EQ)
   • Comportamento Tensão versus Deformação
   • Trabalho de Fratura (γWOF),
   • Comportamento de Curva -R
   • Tenacidade à Fratura ou Fator de Intensidade de Tensão Crítico (KIC) só à Frio Resistência à Abrasão à Frio
   • Resistência à Nucleação de trinca e ao dano por Choque Térmico (RCT)
   • Fluência (Creep)
   • Resistência à Flexão à Quente (MRQ)
   • Refratariedade sob Carga (RSC)
   • Resistência à Abrasão à Quente Propriedades químicas e mineralógicas Análise Química (FRX)
   • Análise Mineralógica (Difratometria de raios X e Análise Térmica Diferencial)
   • Resistência à Corrosão por Escórias, Metais e Vidros Fundidos.
   • Resistência à Vapores.
7. Fundamentos de Corrosão em refratários;
8. Metodologia para estudos post mortem em refratários;
9. Estudo de casos.

Forma de Avaliação

Aplicação de 2 Provas Escritas (P1 e P2) e 1 Trabalho (TR) com as atividades experimentais e análise de diversos artigos científicos relacionados. A Média F

Referências bibliográficas

1 - Carniglia, S.C.; Barna, G.L. Handbook of industrial refractories technology. Noyes Publications. 2004; 2 - Heinrich J.G. Introduction to the Principles of Ceramic Forming. CFI Publication. 1995; 3 - Plibrico Japan Company. Technology of Monolithic refractories. Toppan printing Company. 1984; 4 - BERGERON, CLIFTON G.; RISBUD, SUBHASH H. Introduction to phase 3. Levin, E.M. Phase Diagrams for Ceramists. The American Ceramic Society. 1964; 5 - Kingery, W.D. Introduction to Ceramics. John Wiley, 1970.; 6 - Kingery, W.D. Ceramic Fabrication Process. MIT Press e John Wiley, 1958; 7 - Reed, J.S. Introduction to the Principles of ceramics Processing, John Wiley, 1988; 8 - Kang, S.J.L. Sintering. Elsevier. 2005; 9 - Lee, B.I. Chemical Processing of Ceramics. Marcel Dekker Inc. 1994equilibria in ceramics. Westerville: The American Ceramic Society, 1984; 10 - R. J. Fordham; D.J. Baxter; T. Graziani corrosion of advanced ceramics Switzerland: Trans Tech Publications, c1996. 11 – Artigos científicos diversos