Módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson de materiais cerâmicos típicos

As tabelas abaixo apresentam os valores do módulo de elasticidade (módulo de Young) e do coeficiente de Poisson para materiais cerâmicos em temperatura ambiente. As propriedades estão expressas em valores médios ou em intervalos que podem variar significativamente dependendo do processamento e da qualidade do material. Os valores exatos podem ser medidos empregando os Sistemas Sonelastic® tanto em temperatura ambiente quanto em altas temperaturas.

Cerâmicas técnicas e semicondutoras

Material Módulo de elasticidade Coeficiente de Poisson
GPa 106psi
Cerâmicas técnicas e semicondutoras
Óxido de alumínio (Al2O3) 99,9%: 380 55 0,22
Óxido de alumínio (Al2O3) 96%: 303 44 0,21
Óxido de alumínio (Al2O3) 90%: 275 40 0,22
Zircônia (Y2O3): 205 30 0,31
Carbeto de silício sinterizado: 207-483 30-70 0,16
Carbeto de silício prensado à quente: 207-483 30-70 0,17
Sílica fundida: 73 10,6 0,17
Mono cristal de silício: 129 18,7 0,28
Mono cristal de silício: 168 24,4 -
Mono cristal de silício: 187 27,1 0,36
Nitreto de silício ligado por reação: 304 44,1 0,22
Nitreto de silício prensado à quente: 304 44,1 0,30
Nitreto de silício sinterizado: 304 44,1 0,28
Diamante natural: 700-1200 102-174 0,10-0,30
Diamante sintético: 800-925 116-134 0,20
Valores de referência. Para valores exatos, caracterizar com o Sonelastic® .

Principais aplicações
- Alumina e zircônia: cerâmicas, refratários, abrasivos e componentes resistentes à abrasão e ataques químicos.
- Carboneto de silício: materiais refratários e abrasivos (rebolo e lixa).
- Sílica: materiais de construção, refratários, abrasivos e vidro industrial.
- Silício de cristal único: semicondutor eletrônico.
- Nitreto de silício: cerâmicas avançadas de alta resistência e estabilidade.
- Diamante: dispositivos abrasivos de corte, componentes ópticos e eletrônicos.

Os defeitos e a microestrutura das cerâmicas são cruciais para calcular o módulo de Young (módulo de elasticidade), o coeficiente de Poisson e o amortecimento (atrito interno). Na medida em que o número de defeitos aumenta, o módulo de Young (módulo de elasticidade) e o coeficiente de Poisson diminuem, enquanto o amortecimento aumenta.

Os módulos elásticos (módulo de Young, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson) e o amortecimento de materiais poli cristalinos podem ser caracterizados com precisão pelo teste não-destrutivo dos Sistemas Sonelastic® à temperatura ambiente, bem em baixas e altas temperaturas. As caracterizações dos módulos elásticos e do amortecimento também são empregadas na engenharia de novas variações desses materiais.

Vidros

Material Módulo de elasticidade Coeficiente de Poisson
GPa 106psi
Vidro
Borossilicato (Pyrex) 70 10,1 0,20
Sódico-cálcico: 69 10 0,23
Vitrocerâmica (Pyroceram): 120 17,4 0,25
Valores de referência. Para valores exatos, caracterizar com o Sonelastic® .

Principais aplicações:
- Borossilicato (Pyrex): produtos de vidro para laboratórios; resistente ao choque térmico.
- Cal de solda: recipientes domésticos; baixa temperatura de fusão.
- Vitrocerâmica (Pyroceram): produtos de vidro para utilização no forno; alta resistência ao choque térmico.

Os módulos elásticos (módulo de Young, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson) e o amortecimento de vidros podem ser caracterizados com precisão pelos ensaios não-destrutivos dos Sistemas Sonelastic® quando submetido à temperatura ambiente, baixas e altas temperaturas. A caracterização dos módulos elásticos e do amortecimento também é empregada na engenharia de novas variações desses materiais.

Concreto, concretos refratários e refratários

Material Módulo de elasticidade Coeficiente de Poisson
GPa 106psi
Concretos, concretos refratários e refratários
Concreto para construção civil: 25,4-36,6 3,7-5,3 0,20
Concretos refratários de alta alumina: 100-150 14,7-21,8 0,20
Concreto refratário de MgO-C: 40-70 5,8-10,2 0,05-0,15
Concreto de argila refratária: 30-50 4,4-7,3 4,4-7,3
Concreto refratário de carbeto de silício: 30-50 4,4-7,3 0,10-0,20
Refratário de mulita: 15-25 2,2-3,6 0,05-0,15
Valores de referência. Para valores exatos, caracterizar com o Sonelastic® .

Os valores mostrados para materiais refratários são apenas para referências. O módulo de Young (módulo de elasticidade) e o coeficiente de Poisson de materiais com microestrutura espessa dependem da engenharia da microestrutura. Os danos por choque térmico também são cruciais; danos fazem com que o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson diminuam e que o amortecimento aumente.

Os módulos elásticos (módulo de Young, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson) e amortecimento dos materiais de concreto e refratários podem ser caracterizados com precisão pelos ensaios não destrutivos do Sistemas Sonelastic® tanto quando submetidos à temperatura ambiente, quanto quando em baixas e altas temperaturas. A medição destas propriedades é amplamente utilizada na avaliação de danos por choque térmico.

O conhecimento dos valores exatos é vital para a optimização do uso de cada material e para a confiabilidade das simulações através dos elementos finitos. As caracterizações dos módulos elásticos e do amortecimento também são empregadas na engenharia de novas variações desses materiais.


Referências bibliográficas

ASM Handbooks, Volumens 1 and 2, Engineered Materials Handbook, Volumen 1 and 4, Metals Handbook: Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Pure Metals, Vol. 2, 9th edition, e Advance Materials e Processes, Vol. 146, No.4, ASM International, Materials Park, OH; Modern Plastic Encyclopedia´96,


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