Introdução aos compósitos

1. COMPÓSITOS
• Formados por dois
materiais a nível
macroscópico
• Enorme gama de
propriedades
• Excelentes rigidez e
resistência específicas
• Fibras e matriz cerâmicas
resistem a altas
temperaturas

2. • Tecnologias modernas exigem materiais
com combinações incomuns de
propriedades que não podem ser
atendidas pelas ligas metálicas, cerâmicas
e materiais poliméricos convencionais.
• Exemplo: Materiais com baixa densidade
mas fortes e rígidos, resistentes à abrasão
e ao impacto e que não corroam.

3. Materiais Compósitos
• Material “composto” ou “compósito” é aquele
que é resultado da combinação de dois ou
mais materiais distintos em suas propriedades
físicas.
• O objetivo desse tipo dessa combinação
heterogênea é obtenção das características
de seus componentes, para que apresente
melhor desempenho estrutural em condições
específicas de uso.

4. • Material multifásico A madeira é um
possuindo compósito natural:
proporções • Fibra de celulose
significativas das flexíveis e
propriedades de resistentes
cada uma das • Lignina , resina
fases mais rígida que
conseguindo-se mantém as fibras
uma melhor unidas
combinação de
propriedades.

5. Características gerais de um
compósito
Um industrial um compósitoconsiste material em
artificialmente multifásico onde as fases devem
ser quimicamente diferentes, separadas por uma
interface

6. O material matriz é o que confere estrutura ao
material compósito, preenchendo os espaços
vazios que ficam entre os materiais reforços e
mantendo-os em suas posições relativas.
Os materiais reforços , também chamados de
fase dispersa, são os que realçam propriedades
mecânicas, electromagnéticas ou químicas do
material compósito como um todo.
Características gerais de um
compósito
Estrutura:

7. Pode ainda surgir uma sinergia entre material
matriz e materiais reforços que resulte, no
material compósito final, em propriedades não
existentes nos materiais originais
Características gerais de um
compósito

8. Características:
As propriedades dos compósitos são uma função das
propriedades das fases constituintes, suas relativas porções, e a
geometria da "fase dispersa" (que compreende o formato de suas
partículas, seu tamanho, distribuição e orientação).
Resistência química e a intempéries;
Flexibilidade arquitetônica;
Durabilidade;
Feitos sob medida;
Aumento da rigidez e resistência mecânica;
Melhores respostas a fadiga sob cargas cíclicas;
Diminuição do peso;
Fácil manutenção;

9. Propriedades de um compósito
dependem:
• Propriedades das fases constituintes
• Das quantidades relativas das fases
constituintes
• Da geometria da fase dispersa

10. Tipos de compósitos
- tipos de
compósitos
• Reforçados com
partículas
• Reforçados com
fibras
• Estrutural

11. TIPOS DE MATERIAIS COMPÓSITOS
REFORÇADOS
C/PARTÍCULAS
REFORÇADOS
C/ FIBRAS
COMPÓSITOS
LAMINARES
COMPÓSITOS
NATURAIS
• Concreto
• Asfalto
• Cermet
• Fibras de
carbono,
Kevlar, vidro,
etc
• Matriz de
epoxy,
poliéster,
PEEK, etc
• Laminados
de fibras e
resina
• Sandwich
• Madeira

12. Compósitos reforçados com
partículas
• Características gerais:
• Em geral a fase particulada é mais dura e
mais rígida que a matriz.
• A matriz transfere parte da tensão
aplicada às partículas que suportam uma
fração da carga
• Diâmetro das partículas de o,o1 μm até
0,1μm para dispersões com partículas
pequenas.

13. Compósito concreto: Cimento matriz, areia e
brita particulados.

14. Compósitos reforçados com fibras
• Em geral deseja-se nesses materiais alta
resistência, tenacidade e rigidez em
relação ao seu peso.

15. • Exemplo de fibras:
• De vidro
• De carbono
• De aramida
Exemplos de matrizes:
• Em geral metais ou
polímeros, pois se
deseja alguma
dutilidade da matriz,
e as fibras já são
frágeis, mas pode ser
cerâmicas também
(matriz frágil e fibras
frágeis)

16. Compósitos com matriz de
polímero
• Com fibra de vidro: (pisos industriais e recipientes para
armazenamento tubulações)
• Com fibra de carbono: (equipamentos
esportivos, componentes estruturais de
aeronaves, Hélice de helicóptero)
• Com fibra de aramida: Nomes comerciais Kevlar e
Nomex + epoxi ou poliester. (Cordas,coletes a
prova de bala, carcaça de mísseis, substituição do
amianto em freios, embreagem gaxetas etc)

17. Compósitos de matriz metálica
• Resiste à temperaturas
mais altas que com
matriz polimérica.
MATRIZ:
• Superligas: (a base de
Niquel, Cobalto,
Molibdênio.
• Ligas de alumínio
• Ligas de magnésio
• Ligas de titânio
• Ligas de cobre
• FIBRAS: (entre 10 e 60%
em volume)
• DE CARBONO
• DE CARBETO DE
SILÍCIO SiC.
• DE ALUMINA
(PARTICULADOS EM
GERAL)

18. Compósitos carbono - carbono
• Um dos materiais mais avançados e
promissores em engenharia é o compósito
de MATRIZ DE CARBONO com reforço
de FIBRA DE CARBONO.
• Grande resistência mecânica e a fluência
alta tenacidade baixa expansão térmica e
ótima condutividade térmica.

19. Compósitos estruturais
Painéis em forma de sanduíches: Duas folhas
externas mais resistentes separadas por uma
camada de material menos denso.
• Folhas externas: madeira compensada, alumínio
e ligas, plásticos + fibras, titânio aço.
• Recheio interno: Polímeros com espuma,
borrachas sintéticas, colmeias.
e fuselagem de
telhados, pisos,
• Ex: Asas
aeronaves
paredes.
Compósitos laminares: Folhas ou painéis
bidimensionais são cimentados umas as outras
invertendo a direção do alinhamento das fibras
de cada placa: Ex. Esqui Moderno.

20. Utilidades dos compósitos:
Figura 2 – Helicóptero (carbono)
23/11/2016 22:30
Figura 1 - Aeronave (carbono)

21. Materiais Compósitos
• Utilidades dos compósitos:
Figura 3 – Satélite (carbono)
•Figura 4 – Foguete ( carbono)

22. Materiais Compósitos
• Utilidades dos compósitos:
• No setor automobilístico , vem sendo usado na produção
de para-choques, teto, fabricação de capôs, colunas de
direção, árvores de transmissão, molas laminadas, e
painéis.
Figura 3 - Automóveis (carbono)

23. Materiais Compósitos
• Utilidades dos compósitos:
• O setor esportivo também utiliza na fabricação de tacos de
golfe, raquetes de tênis, pranchas de surf, varas de pescar,
e barcos a vela.
• Figura 4 – Barco a vela Figura 5 – Raquete de tênis

24. Materiais Compósitos
• Utilidades dos compósitos:
• Indústria bélica , com a produção de armamentos e em
proteção balística , onde são fabricados capacetes,
coletes de blindagem, e blindagem para carros de
combates (carbono) .
químicas e petrolíferas utilizam os
na fabricação de estruturas tubulares
• Indústrias
compósitos
cilíndricas , para o transporte de fluidos a altas
temperaturas e pressões.
• Na medicina , vem sendo usado na confecção de
próteses ortopédicas externas e internas (carbono).

25. Curiosidades:
Compósitos, ao contrário do que se imagina, não
são de origem recente.
Na antiguidade, tijolos para a construção civil
eram fabricados de barro e capim seco, formando
um compósito.
A partir da década de 1939 é que os compósitos
fibrosos artificiais passaram a ser produzidos
comercialmente.
O fim da Guerra Fria, no final da década de 80,
trouxe uma redução na pesquisa e
desenvolvimento de materiais compósitos para a
área militar.

26. Curiosidades:
O corpo humano é um compósito.
Atualmente na bioengenharia os compósitos são
usados na fabricação de próteses internas e
externas.
O Curauá, uma planta da Amazônia, conhecido
pelo fato do seu uso ter sido empregado de forma
artesanal, atualmente vem sendo usado em
alternativa a fibra automobilística, pela pressão
que a indústria automobilística sofre para produzir
um carro biodegradável. As fibras são mais
macias, leves e resistentes.

27. Curiosidades:
O corpo humano é um compósitos.
Atualmente na bioengenharia os compósitos são
usados na fabricação de próteses internas e
externas.
O Curauá, uma planta da Amazônia, conhecido
pelo fato do seu uso ter sido empregado de forma
artesanal, atualmente vem sendo usado em
alternativa a fibra automobilística, pela pressão
que a indústria automobilística sofre para produzir
um carro biodegradável. As fibras são mais
macias, leves e resistentes.