Ciência dos Materiais resumo - P2

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Ciência dos Materiais 
Propriedades Mecânicas: 
• Principais Propriedades: 
 
➢ Resistência à tração: tratada também pelo conceito de limite 
de resistência à tração (LRT), é indicada pelo ponto máximo de uma curva de 
tensão-deformação e, em geral, indica quando a criação de um "pescoço" 
(necking) irá ocorrer. 
 
➢ Resiliência: Capacidade de um material estocar energia quando deformado 
elasticamente e depois de aliviada a carga, ter essa energia recuperada. 
 
➢ Ductilidade: É o grau de deformação plástica suportado até a fratura do material. 
Pode ser medida pelo alongamento percentual ou pela redução de área 
percentual. 
 
 
➢ Fluência: é a deformação permanente de materiais quando estes são sujeitos a 
cargas ou tensões constantes e está em função do tempo. Os polímeros amorfos, 
como plásticos e borrachas, são os materiais mais sensíveis a este tipo de 
deformação. 
 
➢ Fadiga: Fadiga mecânica é o fenômeno de ruptura progressiva de materiais 
sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação. 
 
 
➢ Dureza: Estima o quanto um material sólido resiste a deformações permanentes 
quando uma força é aplicada nele. Pode ser avaliada a partir da capacidade de 
um material "riscar" ou penetrar o outro. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ruptura
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Deforma%C3%A7%C3%A3o
➢ Tenacidade: é a capacidade de um material absorver energia e SE deformar 
permanentemente (plasticamente) sem fraturar. 
 
• Comportamento Gráfico Tensão x Deformação: 
➢ Deformação Elástica : é reversível, ou seja, quando a carga é retirada, o 
material volta as dimensões originais. Há movimento dos átomos, mas 
não ocupam novas posições na rede. A parte elástica é a região linear do 
gráfico. 
➢ Deformação Plástica: é irreversível, ou seja quando a carga é retirada, o 
material não recupera suas dimensões originais. Os átomos se deslocam 
para as novas posições. Os planos atômicos são deslizados uns sobre os 
outros. 
➢ Módulo de elasticidade: Mostra a resistência do metal à deformação 
elástica. Está relacionado com a rigidez do material, ou seja, sua 
resistência a deformação. Está relacionado com as forças das ligações 
interatômicas. Quanto maior o E, mais rígido é o material e menor é sua 
deformação elástica quando aplicada uma dada tensão. Os fatores que 
influenciam o módulo de elasticidade são: força da ligação atômica e 
temperatura. 
▪ Cerâmicos : ALTO E 
▪ Poliméricos: baixo E 
▪ Com aumento da Temperatura: E diminui 
 
• Coeficiente de Poisson: 
➢ Quando um corpo deformável sofre um encurtamento em uma direção, ele sofre 
uma expansão na direção transversal. 
➢ Coeficiente de Poisson: É a razão entre as deformações lateral e axial. 
v=Etransversal/Elongitudinal 
 
• Escoamento e Limite de escoamento: 
➢ Para metais que apresentam transição elastoplastica gradual, o ponto de 
escoamento pode ser determinado como o ponto onde se inicial o 
afastamento da linearidade na curva sigma x épsilon. Esse ponto P é 
chamado de limite de proporcionalidade. 
➢ Limte de escoamento é obtido com a criação de uma reta paralela a reta 
elástica do gráfico. Em seguida, quando essa reta toca a curva na região 
plástica, traçamos uma reta transversal a essa, que topa o eixo sigma. 
Nesse ponto temos o limite de escoamento. 
 
• Limite de resistência à tração: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Plasticidade
 
 
• Anelasticidade: Após a remoção da tensão, algum tempo finito é necessário para 
completar a recuperação, devido aos processos microscópicos e atomísticos. 
Para os metais esse tempo é muito pequeno. Para polímeros é significatico: 
“viscoelásticos”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Propriedades Térmicas 
 
• As principais propriedades Térmicas são: 
➢ Capacidade Calorifica (C): Quantidade de calor exigida para elevar a 
temperatura do amterial em 1K. 
➢ Expansão térmica 
➢ Condutividade Térmica 
➢ Tensões Térmicas 
➢ Calor específico: Representa a capacidade calorifica por unidade de 
massa. 
 
• Capacidade calorífica Vibracional: 
➢ Absorção de energia por elétrons livres de um metal 
➢ Desarranjos dos Spins eletrônicos nos materiais ferromagnéticos 
➢ Principal modo de assimilação de energia térmica por sólidos é por 
aumento da energia vibracional dos átomos. 
➢ A energia térmica vibracional de um material consiste de uma série 
dessas ondas elásticas, as quais possuem uma faixa de distribuição e 
frequências. 
➢ Nas ondas reticulares somente certos valores de energia são permitidos. 
Um quantum de energia vibracional é chamada de fônon, que é análogo 
ao quantum da radiação eletromagnética, o fóton, sendo que as vezes as 
ondas vibracionais podem ser chamadas de fônons. 
➢ Existem outras contribuições de capacidade calorifica, porém são de 
menor magnitude que a contribuição vibracional. Exemplo: Eletronica, 
pelo espalhamento de elétrons livres durante a condução eletrônica. 
 
• Expansão térmica: 
➢ Dilatação térmica: Aumento da dimensão total do material em determinada 
direção L, com temperatura T. 
➢ O aquecimento e resfriamento alteram as dimensões de um corpo resultando 
em uma mudança de volume. 
 
• Materiais anisotrópicos: 
 
• Efeito da temperatura na energia potencial e energias vibracionais: 
➢ Na curva E. Potencial vs Distancia interatomica, percebe-se o aumento da 
separação interatomica com o aumento de T. Com o aquecimento, a 
separação interatomica aumenta de r0 para r1 para r2 e assim por diante. 
➢ Para um a curva simétrica de E. Potencial vs distancia interatomica com 
aumento de T, há um aumento relativamente menor na separação 
interatomica. É o caso de cerâmicas e vidros. 
➢ O modulo elástico está relacionado a derivada da curva de energia de lig 
no fundo do poço. Quando mais fundo for o poço de energia, maior o 
valor da derivada, logo maior será o módulo elástico. 
➢ A lig mais forte associada aos poços de energia mais profundos 
corresponde a pontos de fusão mais altos. 
 
• Condução térmica 
➢ Fenomeno pelo qual o calor é transportado de uma região de alta 
temperatura para uma de baixa numa substancia. 
➢ Condutividade térmica (k): Propriedade que permite a uma substancia 
transportar calor de um local de maior temperatura a outro de menor 
temperatura. ALTO k -> dissipador térmico. Baixo k -> Isolante térmico. 
 
• Mecanismo de condução de calor: 
➢ O calor é transportado pelos materiais sólidos por ondas de vibração no 
retículos (fônons) e elétrons livres. 
➢ A consutividade térmica é associada a cada um desses mecanismos e a K 
totals é a soma de duas contribuições. 
 
• Choque térmico: Fratura do material como resultado de uma mudança de 
temperatura. O mecanismo pode envolver expansão e/ou condutividade 
térmica.