INTRODUÇÃO À CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
Prof. Carlos César Pestana
São Paulo2009
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ASSUNTO
1. Introdução à ciência e engenharia dos materiais e classificação dos materiais
INTRODUÇÃO
�Ciência dos materiais faz parte do para todas as áreas tecnológicas
As propriedades dos materiais definem:� o desempenho de um determinado
componente e o processo de fabricação do mesmo
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O número de materiais cresceu muito nas últimas décadas e a tendência éde se proliferarem mais num futuro
próximo
� Desenvolvimento e aperfeiçoamento dos métodos de extração de materiais da natureza
� Modificação de materiais naturais� Combinação de materiais conhecidos para a
formação de novos materiais
Entre 40000 e 80000 diferentes, contando as variantes
de tratamento térmico e composiçãode cada material
QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?
COMO ESCOLHER ??
Como definir qual o melhor material para um determinado fim?Exemplo: Copo
�Vidro�Cerâmica�Plástico�Madeira�Metal�Papel
� Custo� Durabilidade� Aparência� Finalidade� Existência no mercado� Resistência térmica� Resistência mecânica� Resistência elétrica� Resistência a
Intempéries � Produtividade� Lucratividade
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Quais os critérios que deve adotar para
selecionar um material entre tantos outros?
1º)Quais as condições de operação que será submetido o material
2º)Levantar as propriedades requeridas3º)Como esses valores foram
determinados4º)Quais as limitações e restrições
quanto ao uso destes materiais
Quais os critérios que deve adotar para selecionar
um material entre tantos outros?
� A segunda consideração na escolha do material refere-se ao levantamento sobre o tipo de degradação que o material sofrerá em serviço.
� Por exemplo, elevadas temperaturas e ambientes corrosivos diminuem consideravelmente a resistência mecânica.
Quais os critérios que deve adotar para selecionar
um material entre tantos outros?
� Finalmente, a consideração talvez mais convincente é provavelmente a econômica:
Qual o custo do produto acabado??? Um material pode reunir um conjunto ideal de propriedades, porém com custo elevadíssimo.
SELEÇÃO DOS MATERIAIS POR ÍNDICE DE MÉRITO
�Resistência à tração:Material Aço-liga Ti Al PRFC
(alta resist.)
Resist. (MPa) 1000 800 500 700à tração
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SELEÇÃO DOS MATERIAIS POR ÍNDICE DE MÉRITO
�Resistencia /peso:
Material Aço-liga Ti Al PRFC(alta resist.) (AA7074)
133 170 185 390
SELEÇÃO DOS MATERIAIS POR ÍNDICE DE MÉRITO
�Ex. Custo em Kg/US$:
Material Aço-liga Ti Al PRFC(alta resist.) (AA7074)
0,75 15 3 20
INDÚSTRIA DE PONTA PRODUÇÃO EM MASSA
TIPOS DE INDÚSTRIA - INFLUÊNCIA DOS MATERIAIS
SELEÇÃO CUIDADOSA(FATOR CUSTO SECUNDÁRIO)
SELEÇÃO CUIDADOSA(FATOR CUSTO PRIMORDIAL)
• Grande exigência tecnológica
• Utilização dos mate-riais nos limites
• Produtos nãodiferenciados
• Utilização de materiais abaixo dos limites
Quais os critérios que deve adotar para selecionar
um material entre tantos outros?
� Dificilmente um material reúne uma combinação ideal de propriedades, ou seja, muitas vezes é necessário reduzir uma em benefício da outra.
� Um exemplo clássico são resistência e ductilidade, geralmente um material de alta resistência apresenta ductilidade limitada.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
�Metais�Cerâmicas�Polímeros�Compósitos�Semicondutores�Biomateriais (Mat. Biocompatíveis)
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CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Metais � elementos metálicos
� condutores de calor
� condutores de eletricidade
� Não são transparentes
� Têm aparência polida
� resistentes e deformáveis
� aplicações estruturais
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Cerâmicas � combinação de elementosmetálicos e não-metálicos
� são óxidos, nitretos e carbetos
� isolantes de calor e eletricidade
� resistêntes à altas temperaturas
� resistêntes à ambientes severos
� são duras, porém frágeis
� são leves
ALUMINA
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Polímeros� compostos orgânicos
� moléculas muito grandes
� baixa densidade
� extremamente flexíveis
� plásticos
� borrachas
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
� Compósitos� constituídos de vários materias
� características melhoradas
� desenvolvimento recentes
� fibra de vidro
� fibra de carbono
� resistência da fibra associado a flexibilidade do polímero
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
� Semicondutores� propriedades elétricas
intermediárias entre metais e isolantes
� sensíveis à impurezas
� circuito integrado querevolucionou as indústrias
� Ex: Si, Ge…�� �
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
� Biomateriais � Biomateriais são empregados emcomponentes para implantes de partes em seres humanos
� Esses materiais não devemproduzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano (isto é, não devecausar rejeição).
� Metais, cerâmicos, compósitos e polímeros podem ser usadoscomo biomateriais.
EVOLUÇÃO DA UTLIZAÇÃO DOS MATERIAIS
MATERIAIS AVANÇADOS� São materiais utilizados em aplicações de
tecnologia de ponta.
� Exemplos destas aplicações incluem: equipamentos eletrônicos (VCRs, CD players, DVDs), computadores, sistemas de fibra óptica, foguetes e mísseis militares, detectores, lasers, displays de cristal líquido, indústria aeroespacial, etc.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE A NECESSIDADE DE MATERIAIS MODERNOS
Apresentação:- Alto desempenho- Baixo peso e alta resistência- Resistência à altas temperaturas- Ecologicamente corretos- Reciclados- Regenerados
Bibliografia)
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Prof. Carlos Pestana – LPF I