ciencia dos materiais aula 1

5/19/2018 Ciencia Dos Materiais Aula 1

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CINCIAS DOS MATERIAIS

Prof: Jailson Rolim Teodosio2014.2
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=oIXFwlx4uhKCLM&tbnid=H9IEKnIWjBbk-M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.vlc.com.br%2Fcoluna_de_destilacao.php&ei=ZJzrU_-zBajmsASV24GQDw&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGwlmtnxZYO4MhFb8VCJloUpz6FEw&ust=1408036317706199http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=miRyI_4CpOWz4M&tbnid=dnhZiyw9wVHDnM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fsp.quebarato.com.br%2Fribeirao-preto%2Fpecas-mecanicas-e-lataria-no-varejo-com-preco-de-atacado-carros-e-caminhoes__67DAAE.html&ei=MKDrU5yRD9PlsASz4YHwBA&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNEwlK8bPD-ziKx3Rery1D-YF2RWpA&ust=1408037256039102http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Boeing_747-8_Test_Planes_in_Assembly.jpghttp://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=oIXFwlx4uhKCLM&tbnid=H9IEKnIWjBbk-M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.vlc.com.br%2Fcoluna_de_destilacao.php&ei=ZJzrU_-zBajmsASV24GQDw&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGwlmtnxZYO4MhFb8VCJloUpz6FEw&ust=1408036317706199http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=oIXFwlx4uhKCLM&tbnid=H9IEKnIWjBbk-M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.vlc.com.br%2Fcoluna_de_destilacao.php&ei=ZJzrU_-zBajmsASV24GQDw&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGwlmtnxZYO4MhFb8VCJloUpz6FEw&ust=1408036317706199


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Contedo Programtico

UNIDADE I

1. DEFINIO E TIPOS DE MATERIAIS

(Introduo. Objetivo. Os materiais na engenharia.);

2. ESTRUTURA DOS MATERIAIS

(Cristalinidade. Estrutura cristalina. Sistemas cristalinos.);

3. DESORDEM ATMICA DOS MATERIAIS

(Cristais perfeitos, imperfeitos e materiais amorfos. Defeitos na redecristalina: pontuais, lineares, superficiais e volumtricos.);

4. DIAGRAMAS DE FASE (Definio de fase. Diagramas de fase de substncias puras ou

elementos. Diagrama isomorfo. Regra da alavanca. Diagrama euttico.Diagrama ferro-carbono.);


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UNIDADE II

1. MATERIAIS METLICOS

(Propriedades mecnicas.);

2. MATERIAIS CERMICOS

(Propriedades mecnicas e eltricas.);3. MATERIAIS POLIMRICOS

(Estrutura. Reao de polimerizao. Termoplsticos e termofixos. Aditivos.Propriedades mecnicas e eltricas.);

4. MATERIAIS COMPSITOS

(Classificao. Propriedades mecnicas.);5. CONSIDERAES AMBIENTAIS E SOCIAIS

(Seleo de materiais. Materiais avanados. Questes econmicas, ambientaise sociais na cincias e engenharia de materiais.).

Contedo Programtico


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Apresentao

Carga horria: 40hs tericas

Sero realizadas 2 avaliaes,onde:

Av1- Nota da Avaliao 1Av2- Nota da Avaliao 2

A Mdia dada por:M= (Av1+Av2)/2 Reprovado-4MSe

Final-7M4Se

Aprovado-7MSe

No permitido arealizao de avaliaes

extras resultando empontuao extra.


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Bibliografia

Bsica:

Cincia e Engenharia de Materiais - Uma Introduo

William Callister Jr e David G. RethwischCALLISTER JR, W. D. Fundamentos da cincia e

engenharia de materiais: uma abordagem integrada.LTC, 1 edio 2005.


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Prof: Jailson Rolim Teodosio2014.2

Introduo

DEFINIO E TIPOS DE MATERIAISOs materiais na engenharia

Cincias dos Materiais


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Introduo

Cincias dos Materiais: Estuda as relaes existentesentre as estruturas dos materiais e suas propriedades.

Materiais: so substncias com propriedades que as

tornam teis na construo de mquinas, estruturas,dispositivos e produtos

Cristais de Titnio Pepita de PlatinaEstanho Minrio de ChumboCristais de Bismuto


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Perspectivas Histricas

Os materiais esto presentes na nossa vida diria (transportes, habitao,vesturio, comunicao, recreao, produo de alimentos);

Idade da Pedra (2,5 milhes de anos a.C): pedra, argila, madeira, peles,ossos,etc;

Idade do bronze (3500 anos a.C);

Idade do Ferro (1000 anos a.C);

Com o tempo foram desenvolvidas tcnicas para produo de novos materiais(cermicas e vrios metais);

Foi descoberta que as propriedades dos materiais podiam ser alteradasatravs de tratamentos trmicos e pela adio de outras substnciais;

Recentemente (ltimos cem anos) os cientistas compreenderam a relaoentre as propriedades dos materiais e suas estrututas;

Foram desenvolvidos dezenas de milhares de novos materiais, comcaractersticas especficas.
http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2013/10/idade-do-ferro.jpghttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bronze_age_weapons_Romania.jpghttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:National_park_stone_tools.jpg


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O conhecimento da estrutura, composio, quantidade,tamanho, morfologia, relaes de orientao e distribuio dasfases, assim como da natureza, quantidade e distribuio dosdefeitos cristalinos, so de extrema valia para o entendimento e,s vezes, at para a previso de numerosas propriedades dos

materiais.Qual a importncia da Cincia dos materiais para a engenharia?

O engenheiro responsvel pela criao e desenvolvimento denovos produtos ou sistemas utilizando materiais j existentes e/

ou para desenvolver tcnicas para o processamento de materiais.As propriedades dos materiais definem: o desempenhode umdeterminado componente e oprocesso de fabricaodo mesmo.

Introduo


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Componentes da disciplina de cincias dos materiais

Processamentotem direta influncia na estrutura do material

Estrutura: Nvel sub-atmico (envolve os eltrons no interior de tomos individuais e as

interaes com seus ncleos); Nvel atmico (envolve a organizao dos tomos ou molculas, uns em

relao aos outros); Nvel Microscpico (estuda os grandes grupos de tomos que geralmente

esto conglomerados); Nvel Macroscpico (envolve os elementos estruturais que podem ser vistos a

olho nu).

Propriedades Consiste em uma peculiaridade de um dado material em termosdo tipo e da magnitude de sua resposta a um estimulo especfico que lhe imposto;

Desempenho funo das suas propriedades

Introduo


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PROPRIEDADES

As propriedade dos materiais slidos so agrupadas em seiscategoriais:

1. Mecnica (relacionam uma deformao a uma fora aplicada -resistncia, mdulo de elasticidade) ;

2. Eltricas (relacionam as propriedades devido um estmulo a um

campo eltrico - condutividade eltrica, constante dieltrica);3. Trmicas (pode ser representado em termos de capacidade calorfica

e da condutividade trmica);4. Magnticas (relacionam a resposta de um material aplicao de um

campo magntico);

5. pticas (relacionam a resposta de um material ao estmulo de aradiao eletromagntica ou a radiao luminosa - ndice de refrao,refletividade);

6. Deterioratvas (relacionam a reatividade qumica dos materiais) .


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Introduo

Como definir qual o melhor material para um determinado fim?Como escolher o material?

Porque devemos estudar cincias dos materiais?

Um vez ou outra o engenheiro ira se deparar com um problema de projetoenvolvendo materiais.

Quais critrios devem ser adotados na escolha de um material paraum determinado fim?

Desempenhoest relacionado as condies de servio.

Durabilidade est relacionada a deteriorao das propriedades do material quepossam ocorrer durante a operao; Aparncia - Custoest relacionado aos aspectos econmicos.

Disco de xido de alumnio


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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS

Os materiais slidos so freqentemente classificados em trsgrupos principais:

Metais

Cermicas

Polmeros Compsitos

Semicondutores

Biomateriais (Mat. Biocompatveis)


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MetaisMateriais metlicos so geralmente compostos por um ou maiselementos metlicos (ferro, alumnio, cromo, nquel etc.), e comfreqncia, no metlicos (carbono, nitrognio e oxignio) empequenas quantidades;

Os eltrons no esto ligados a nenhum tomo em particular e por isso so bonscondutores de calor e eletricidade;

No so transparentes luz visvel;

So realtivamente densos em comparao aos polmeros e as cermicas;

Tm aparncia lustrosa quando polidos;Geralmente so resistentes e deformveis;

So muito utilizados para aplicaes estruturais.

CLASSIFICAO DOS MATERIAIS


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METAIS


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TABELA PERIDICA

Fonte: www.tabelaperiodicacompleta.com


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Materiais cermicos so geralmente uma combinao de elementosmetlicos e no-metlicos.

Geralmente so xidos, nitretos e carbetos;

So geralmente isolantes de calor e eletricidade;

So mais resistntes altas temperaturas e ambientes severosque metais e polmeros;

Com relao s propriedades mecnicas as cermicas so duras,porm frgeis;

Em geral so leves.

CERMICAS


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CERMICAS


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POLMEROS

Materiais polimricos so geralmente compostos orgnicosbaseados em carbono, hidrognio e outros elementos no-metlicos (polietileno (PE), cloreto de polivinila (PVC) nalon,poliestireno (PS), policarbonato (PC) e a borracha de silicone.

So constitudos de molculas muito grandes (macro-molculas);

Tipicamente, esses materiais apresentam baixa densidade e podem serextremamente flexveis;

Em geral so relativamente inertes quimicamente e n reativos em diversosambientes;

Possuem baixas condutividades eltricas e so no magnticos;

Materiais polimricos incluem plsticos e borrachas;


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POLMEROS

Principais elementos que formam os materiais polimricos


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Materiais compsitos so constitudos de por dois ou maismateriais individuais, quais sejam: metais, cermicas epolmeros.

Os compsitos so desenhados para apresentarem a combinaodas melhores caractersticas de cada material constituinte;

A meta atingir uma combinao de propriedades que no exibida

por qualquer material isolado; Alguns materiais naturais so considerados materiais compsitos

(madeira, osso) Muitos dos recentes desenvolvimento em materiais envolvem

materiais compsitos; Um exemplo clssico o compsito de matriz polimrica com fibra

de vidro. O material compsito apresenta a resistncia da fibra devidro associado a flexibilidade do polmero.

COMPSITOS


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COMPSITOSCOMPSITOS

Ex: Fibras de carbono, asfibras aramidas(ou Kevlar) e asfibras de vidro.

Cermicos Polmeros

Metais

Compsitos


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COMPSITOS


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MATERIAIS AVANADOS

So utilizados em aplicaes de alta tecnologia, podendopertencer a todos os tipos de de materiais vistosanteriormente e so em geral de alto custo. Tipicamente,esses materiais so materiais tradicioanais cujas propriedadesforam aprimoradas, ou, ento, so materiais avanados

desenvolvidos recentemente:

Semicondutores

Bio materiais

Materiaisdofuturo


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SEMICONDUTORES

Materiais semicondutores apresentam propriedadeseltricas que so intermedirias entre metais e isolantes;

Alm disso, as caractersticas eltricas so extremamente sensveis presena de pequenas quantidades de impurezas, cuja concentrao podeser controlada em pequenas regies do material (para formar as junes

p-n); Condutividade controlada pela presena dos dopantes;

Os semicondutores tornaram possvel o advento do circuito integrado querevolucionou as indstrias de eletrnica e computadores (Ex: Si, Ge, GaAs,InSb, GaN, CdTe);

Aplicaes : Microeletrnica, celulas solares, lasers, circuitos integrados,etc.


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Biomateriais so empregados em componentes paraimplantes de partes em seres humanos;

Esses materiais no devem produzir substncias txicas e

devem ser compatveis com o tecido humano (isto , nodeve causar rejeio);

Metais, cermicos, compsitos e polmeros podem ser usadoscomo biomateriais.

BIO - MATERIAIS


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Tabela Aplicaes das principais classes de biomateriais

Fonte: Kawachi et al (2008) Qumica Nova

BIO - MATERIAIS
http://3.bp.blogspot.com/-h8xFQiKb98g/Tsx9H4lR7qI/AAAAAAAAAEY/zVMXYr14FpU/s1600/tabela+1.JPG


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Grfico de barra dos valores da massa especfica temperatura ambiente para vrios materiais metlicos,cermicos, polmeros e compsitos (Fonte: Callister, Cincia e Engenharia de Materiais.

Uma introduo (Editora LTC)).

MASSA ESPECFICA


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RIGIDEZ

Grfico de barra dos valores da rigidez temperatura ambiente para vrios materiais metlicos,cermicos, polmeros e compsitos (Fonte: Callister, Cincia e Engenharia de Materiais.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pe%C3%A7a_sofrendo_compress%C3%A3o.gif


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RESISTNCIA (TRAO)

Grfico de barra dos valores da resistncia ( i.e., do limite de resistncia a trao) temperatura ambientepara vrios materiais metlicos, cermicos, polmeros e compsitos (Fonte: Callister, Cincia e Engenharia

de Materiais. Uma introduo (Editora LTC)).


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RESISTNCIA (FRATURA)

Grfico de barra dos valores da resistncia, i.e., da tenacidade fratura temperatura ambiente para vriosmateriais metlicos, cermicos, polmeros e compsitos (Fonte: Callister, Cincia e Engenharia de Materiais.



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CONDUTIVIDADE ELTRICA

Grfico de barra das faixas de condutividade eltrica temperatura ambiente para vrios materiaismetlicos, cermicos, polmeros e compsitos (Fonte: Callister, Cincia e Engenharia de Materiais.


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