1- Aula Tecnologia Dos Materiais

5/26/2018 1- Aula Tecnologia Dos Materiais

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Tecnologia dos Materiais

Professora Denise Tallarico


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Apresentao da disciplina:Tera

Ligaes qumicas/foras intermoleculares; Estrutura atmica e Estrutura cristalina;

Imperfeio nos slidos;

Metais e suas propriedades: Metais e ligas metlicas.

Propriedades, Aplicaes e processamento de ligas metlicas.Ligas e suas tecnologias associadas s aplicaes industriais;

Polmeros: Estrutura, composio, caractersticas. Aplicaes eprocessamento. Tecnologias associadas s aplicaes

industriais; Cermicas: Composio, estrutura e propriedades. Aplicaes

e processamento. Tecnologias associadas s aplicaesindustriais.


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Bibliografia

CALLISTER JR., W. D. Cincia e Engenharia deMateriais: Uma Introduo. 8ed. Ed. LTC.

NEWELL J. Fundamentos da Moderna Engenhariae Cincia dos Materiais. 1ed. Ed. LTC.

SHACKELFORD, J. F. Cincia dos Materiais. 6 ed.

Ed. Pearson.

VAN VLACK, L. W. Princpios de Cincia dos

Materiais. Ed. Blucher.


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Critrios de avaliao:

1 prova regimental (5)

1 prova parcial (2) Exerccios valendo nota feitos em sala de aula (1) Apresentao de seminrio (2) Listas de exerccios

Aprovao: Nota final 6,0 e frequncia 75%

- Aulas de reviso antes das provas

Apresentao da disciplina:Tera


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A histria dos materiais se confunde com a prpria histria da idias e dascivilizaes, servindo como registro cultural que mostra as transformaesintelectuais, sociais e econmicas pelas quais passamos. As denominaes maispopulares dadas s antigas eras da civilizao humana foram baseadas nos

materiais a partir dos quais as ferramentas e armas da poca eram feitas.

Cobre - estanho


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Introduo Cincia dos materiais faz parte do conhecimento

bsico para todas as engenharias. A disciplina de Tecnologia dos Materiais trata do

estudo dos materiais e a relao entre as suas

propriedades, estrutura, performance, formas decaracterizao e processamento.


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Materiaisso substncias ( geralmente slidas ) compropriedades que as tornam utilizveis em produtos edispositivos desenvolvidos pelo homem para preenchersuas necessidadesfsicas, sociais, estticas, de seguranaetc.

Os Materiais fazem parte de um conjunto derecursos bsicos da sociedade, como so os alimentos, a

energia, a informao e o espao vital.


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EN

G

E

N

H

AR

I

A

Processamento

Estrutura

Propriedades

Desempenho


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Propriedades:

Mecnica

Eltrica

Trmica Magntica

ptica

De Deteriorao


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Diferentes processamentos diferentes propriedades

xido de alumnio Al2O3


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O nmero de materiais cresceu muito nasltimas dcadas e a tendncia de se

proliferarem mais num futuro prximo

Desenvolvimento e aperfeioamento dos mtodos deextrao de materiais da natureza

Modificao de materiais naturais Combinao de materiais conhecidos para a formao

de novos materiais


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Critrios na Seleo de Materiais

Condies de servio;

Deteriorao das propriedades durante aoperao;

Aspectos econmicos (custo).


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Materiais:

Metlicos

Cermicos

Polimricos


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Exemplo do desenvolvimento

da Cincia e Engenharia de

Materiais


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A Evoluo do para-brisasde automveis

Antes de 1919, a maioria dos carros no tinha para-brisa e omotorista ficava vulnervel chuva, lama e pequenos objetospresentes na estrada.

Precisava-sede um material que fosse:

Transparente;

Impermevel gua;

Forte o suficiente para resistir a ruptura com impactos menores(pedras de cascalho, granizo, etc);

Deveria ser suficientemente barato para no alterar o preo docarro;

Deveria resistir a uma variedade de temperaturas.

A R t


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A Resposta:Vidro

Mas o vidro refratava a luze distorcia a posio dasimagens.

O problema tornou-se tointenso que muitos carrosusavam para-brisasdivididos para que o

motorista pudesse abrir aparte superior paraenxergar melhor.

N bl lt


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Novos problemas resultam em novassolues

Em 1928, um novo processo reduziu a distorodrasticamente e tambm reduzido o preo do para-brisas.

A soluo foi encontrada por um grupo de cientistas demateriais e engenheiros que combinaram seusconhecimentos sobre a estrutura e as propriedades do

vidro com seus conhecimentos de refrao para corrigiro problema.


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Um novo problema se desenvolve

Como os carros se tornarammais comuns, os acidentestornaram-se os maioresproblemas.

Aps uma coliso, muitasvezes o vidro estilhaado feriamais o motorista que oimpacto.

A soluo: vidro de segurana.Finas camadas de filme socolocados entre os painis de

vidro fino.


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A evoluo continua

Como os carros se tornaram capazes de atingir maioresvelocidades, a resistncia do ar tornou-se mais umproblema.

Janelas Curvas poderiam ajudar, mas o vidro eraproduzido em folhas planas.

Em 1934, os primeiros para-brisas curvos comearam aaparecer, mas demorou at o final da dcada de 1950para os fabricante produzirem janelas laterais curvadas.


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Melhorias modernas

Vidros temperados desegurana fazem com queos para-brisas quebrem emfragmentos lisos.

Vidros coloridos ajudam areduzir o superaquecimentode carros estacionados no

sol e o brilho que podecegar os motoristasmomentaneamente.

l d b


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Um exemplo moderno nibusespacial

Materiais externos devemsuportar temperaturas dequase zero absoluto no espaoe superiores a 1650 C durantea reentrada.

Tijolos pretos de cermicaaltamente avanada base deslica cobrem a parte de baixodo nibus e so

complementados por umacobertura isolante e umasegunda camada de tijolosbrancos (isolantes e leves).

l b


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O nariz e o bordo de ataquedas asas sofrem o maioraquecimento durante areentrada.

Compsitos carbono-carbono

altamente especializados sousados devido a propriedadesnicas de conduzir em umadireo e isolar em outra.

O sistema trmico levou anospara se desenvolver e aindarepresenta um dos maioresdesafios do programa denibus espaciais.

Um exemplo moderno nibusespacial


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Novos

desafios


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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS

Metais

Cermicas

Polmeros

Compsitos

Semicondutores Biomateriais (Mat. Biocompatveis)

Classificao tradicional


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So geralmente uma combinao deelementos metlicos.

Os eltrons no esto ligados anenhum tomo em particular e porisso so bons condutores de calor e

eletricidade No so transparentes luz visvel

Tm aparncia lustrosa quandopolidos

Geralmente so resistentes e

deformveis So muito utilizados para aplicaes

estruturais


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Cincia dos MateriaisJames F. Shackelford 2008 by Pearson Education slide 39


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Os Metais na Tabela Peridica


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So geralmente uma combinao deelementos metlicos e no-metlicos.

Geralmente so xidos, nitretos ecarbetos

Cimentos, argilas e vidros So geralmente isolantes de calor e

eletricidade

So mais resistntes altastemperaturas e ambientes severos

que metais e polmeros Com relao s propriedades

mecnicas as cermicas so duras,porm frgeis

Em geral so leves

ALUMINA


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As Cermicas na Tabela Peridica


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So geralmente compostos orgnicosbaseados em carbono, hidrognio eoutros elementos no-metlicos.

So constitudos de molculas muito

grandes (macro-molculas) Tipicamente, esses materiais

apresentam baixa densidade epodem ser extremamente flexveis

Materiais polimricos incluem

plsticos e borrachas


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Os Polmeros na Tabela Peridica


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Materiais compsitos soconstitudos de mais de um tipo dematerial.

Os compsitos so desenhadospara apresentarem a combinao dasmelhores caractersticas de cada

material constituinte Muitos dos recentes

desenvolvimento em materiaisenvolvem materiais compsitos

Um exemplo classico o compsito

de matriz polimrica com fibra devidro. O material compsitoapresenta a resistncia da fibra devidro associado a flexibilidade dopolmero


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Semicondutores

Materiais semicondutoresapresentam propriedades eltricasque so intermedirias entre metaise isolantes

Alm disso, as caractersticaseltricas so extremamente sensveis presena de pequenas quantidades

de impurezas, cuja concentraopode ser controlada em pequenasregies do material (para formar asjunes p-n)

Os semicondutores tornaram possvelo advento do circuito integrado que

revolucionou as indstrias deeletrnica e computadores

Diodos, transistores, circuitosintegrados e chip

Ex: Si, Ge, GaAs

InP


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Biomateriais Biomateriais so empregados emcomponentes para implantes departes em seres humanos

Esses materiais no devem produzir

substncias txicas e devem sercompatveis com o tecido humano(isto , no deve causar rejeio).

Metais, cermicos, compsitos epolmeros podem ser usados como

biomateriais.


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Restaurar forma e funo


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2500 anos, fencios

dente de boi

2100 anos, egpcios

Restaurar forma e funo


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-prteses de quadril,

-joelhos,

-ombro,


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-prteses de espinha,

-cotovelo,

-prteses dentrias,


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-pregos, parafusos, porcas e placas


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-stents,


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Exerccios avaliativos


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1- Desenvolva uma lista de propriedades necessrias (pelomenos 4) para cada uma das aplicaes listadas a seguir e

decida quo significativo o papel do aspecto econmicona seleo final do material.

a) Asfalto para pavimentao de estradas

b) Pastilhas de freio para um carro

c) Asas de um avio

d) Tubulao em uma casa

2- Identifique dois produtos comerciais feitos com cadatipo de material: cermica/polmero/metal e descrevaporque a escolha deste material foi a melhor para o

produto citado.


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