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MATERIAIS INTELIGENTES

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Gabriela Lacerda Conegundes

on 31 October 2014

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Transcript of MATERIAIS INTELIGENTES

LIGAS COM MEMÓRIA DE FORMA (SMA)
INTRODUÇÃO
POR ARREFECIMENTO A AUSTENITE QUE CONSTITUI O MATERIAL TRANSFORMA-SE EM MARTENSITE


POR APLICAÇÃO DE UMA DEFORMAÇÃO, O MATERIAL ASSUME UMA NOVA FORMA


POR AQUECIMENTO O MATERIAL RECUPERA A FORMA ORIGINAL EM CONSEQUÊNCIA DA TRANSFORMAÇÃO REVERSÍVEL DA MARTENSITE EM AUSTENITE
ESTES MATERIAIS SÃO CONSTITUÍDOS POR DUAS FASES SÓLIDAS DISTINTAS COM ESTRUTURAS CRISTALINAS DIFERENTES
São materiais metálicos que têm a capacidade de recuperar a sua forma quando sujeitas a um ciclo térmico apropriado, mesmo depois de severamente deformados

Materiais inteligentes:
materiais que possuem comportamentos incomuns
MATERIAIS INTELIGENTES

Ligas com memória de forma;
Cristais piezelétricos;
Fibras óticas;
Fluídos eletro e magneto reológicos;
Substâncias orgânicas.

ALGUNS DOS MATERIAIS INTELIGENTES
Durante os anos 60, estes materiais conheceram as primeiras aplicações com a descoberta das propriedades das ligas Ni-Ti;
Industrialmente, o Nitinol foi utilizado pela primeira vez em 1967 na construção de mangas de junção para os aviões F14
METAIS COM MEMÓRIA DE FORMA
AUSTENITE MARTENSITE

FASE DE ALTA TEMPERATURA FASE DE BAIXA TEMPERATURA

DURA FLEXÍVEL E FACILMENTE DEFORMÁVEL

ESTRUTURA GERALMENTE CÚBICA ESTRUTURA COM POUCA SIMETRIA
AUSTENÍTICA

Encontrada na fase de alta temperatura nas ligas NiTi equiatômicas é CCC.
MARTENSÍTICA

Tem estrutura monoclínica.
PROPRIEDADES DO Ni-Ti

Propriedades térmicas
Ponto de fusão (ºC) ~ 1300
Densidade (g/cm3) - 6,45

Resistividade (micro ohm cm)
Austenite - 100
Martensite - 70

Condutividade eléctrica ( W / m . K )
Austenite - 18
Martensite - 8,5

Capacidade calorífica ( J / kg . K )
- 400

Propriedades características do efeito de memória de forma

Temperaturas de transformação ( ºC ) - 200 a 110

Deformação recuperável - 8,5

Histerese ( ºC ) - 15 a 25

Resistência à corrosão Excelente. Semelhante à dos aços inox da série AISI 300

TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA
TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA ACONTECE EM DUAS ETAPAS

Deformação da rede cristalina

Acomodação atómica

Figura 1.1: Funcionamento das SMA


Figura 3: (a) Estrutura CCC (b) Estrutura monoclínica
Figura 4: Temperatura e histerese de transformação
Figura 5: Perspectiva microscópica

Figura 6: Perspectiva macroscópica
SUPERELASTICIDADE
Se a deformação imposta ao material por aplicação de uma carga a uma temperatura constante, for totalmente recuperada quando descarregado, o seu comportamento diz-se superelástico.

Figura 8: Gráfico tensão x deformação
Figura 7: Diagrama de fase da liga Ni-Ti
PROCESSAMENTOS
SÃO UTILIZADOS FORNOS DE VÁCUO;

DEPOIS PODEM SER TRABALHADOS:

TRABALHADOS A QUENTE
TRABALHADOS A FRIO
TRATADOS TERMICAMENTE

PODEM SER ENCONTRADOS NA FORMA: FIOS DE ARAME, BARRAS, TUBOS, LÂMINAS, ETC.
TRATAMENTOS TÉRMICOS EM Ni-Ti
Reduzir/eliminar a deformação residual;
A principal vantagem dos tratamentos térmicos nas ligas Ni-Ti com efeito de memória de forma é a diminuição da rigidez do fio;
Os tratamentos mais utilizados são o recozimento e normalização.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DA SMA
Figura 9: Vantagens e desvantagens da SMA
APLICAÇÕES
Figura 10: Placas ósseas
Figura 11: Cateteres
Figura 12: Filtros para veia cava
Figura 13: Aparelhos Odontológicos
Figura 14: Instrumentação médica
Figura 15: Aeronáutica
Figura 16: Robótica
Figura 17: Tubagens

Figura 18: Armações para óculos
CONCLUSÃO

É possível concluir que o efeito memória de forma pode ser definido como a capacidade de um material, após ter sido deformado plasticamente em seu estado martensítico, voltar ao seu estado ou forma orginal através de aquecimento a temperaturas superiores a temperatura de transformação martensítica.

A liga com memória de forma vem tendo aplicações crescentes em diversas áreas (naval, aeronáutica, nuclear, automobilística, de utilidades domésticas, robótica, médico-odontológico, dentre outras).

FONTE
Disponível em: <https://www.ufpe.br/pgmtr/index.php?option=com_content&view=article&id=335%3Acoloquio-da-pos-em-ciencias-de-materiais-aborda-materiais-inteligentesq&catid=32%3Acoloquios>


Disponível em: <http://www.ufrgs.br/ldtm/publicacoes/caracterizacaonitinol.pdf>


Disponível em: <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/BUOS-8DVF44/569d.pdf?sequence=1>
GRUPO

GABRIELA LACERDA

GUILHERME HENRIQUES

JÉSSICA PIMENTEL

LUIZ EDUARDO NEVES

MYRELLA RAMOS

Figura 1: Fibra Óptica

MEMÓRIA DE FORMA TÉRMICA MEMÓRIA DE FORMA ELÁSTICA
OU OU
EFEITO DE MEMÓRIA DE FORMA SUPERELASTICIDADE


TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA TERMOELÁSTICA

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3
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5
HISTÓRICO
6
Definição:
Grupo de metais que demonstra a capacidade de retomar uma forma ou tamanho previamente definidos quando sujeitas a um ciclo térmico apropriado – “smart materials”.

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Como funcionam?
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10
Como funcionam?
Figura 2: Representação do funcionamento do SMA
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ESTRUTURA CRISTALINA DO Ni-Ti
Propriedades mecânicas

Módulo de Young (GPa)

Austenite ~ 80
Martensite - 25 a 40

Tensão de cedência (MPa)
Austenite 195 a 690
Martensite 70 a 140
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PROPRIEDADES DO Ni-Ti
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TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA
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Completamente autenite
Completamente martensite
Pespectiva Macroscópica
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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA TRANSFORMAÇÃO
Não-dependência do tempo;

Forte dependência da temperatura;

Reversibilidade das propriedades (devido a reversibilidade cristalográfica).
DIAGRAMA DE FASE Ni-Ti
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