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,
