Exercícios de Ciência dos Materiais

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CTM – Primeira Lista de Exercícios 
1. Cite 3 características típicas de cada uma das 5 classes de materiais apresentadas no curso. 
2. Calcule a força de atração entre um cátion Mg+2 e seu vizinho Cl- no composto MgCl2. Assumir que os íons 
são cargas puntiformes. Dados: RMg+2 = 0,078 nm e RCl- = 0,181 nm. 
3. Para as células unitárias das redes Cúbica Simples, Cúbica de Corpo Centrado e Cúbica de Face Centrada: 
a. Calcule o número de átomos por célula unitária 
b. Obtenha a relação entre o parâmetro de rede (a) e o raio atômico (R). 
c. Calcule o Fator de Empacotamento Atômico 
4. Calcule a densidade atômica planar (DAP) para os planos cristalinos dos desenhos abaixo. O que você pode concluir 
sobre a probabilidade de deslizamento nestes planos? 
 
5. Determine o raio (r) do maior interstício nas redes CCC e CFC. Expresse seu resultado em função do raio 
atômico (R). Calcule o valor de r para Ferro, nas duas estruturas, sabendo que RFe=0,124 nm. Compare com 
o raio do Carbono (RC = 0,077nm). O que você pode concluir sobre a facilidade de diluir Carbono em Ferro 
CCC ou CFC? 
6. Calcule a fração dos sítios atômicos que estão vagos para o chumbo na sua temperatura de fusão de 
327oC. Suponha uma energia para a formação de lacunas equivalente a 0,55 eV/átomo. 
7. Calcule a energia para a formação de lacunas na prata, sabendo-se que o número de lacunas em equilíbrio 
a 800oC é de 3,6x1023m-3. O peso atômico e a densidade para a prata são, respectivamente, 107,9g/mol e 
9,5g/cm3. 
8. Uma chapa de ferro de 1mm de espessura está exposta a uma atmosfera gasosa carbonetante por um de 
seus lados e a uma atmosfera descarbonetante pelo outro lado. A temperatura é de 725oC. Após ter 
atingido uma condição de estado estacionário, o ferro foi rapidamente resfriado à temperatura ambiente. 
As concentrações de carbono nas duas superfícies da chapa foram determinadas como sendo de 0,012 e 
0,0075%. Calcule o coeficiente de difusão se o fluxo de difusão é de 1,4x10-8Kg/m2s. 
9. Para discordâncias em aresta e em hélice indique a relação de orientação entre a discordância, o vetor de 
Burgers, uma tensão cisalhante aplicada e direção de movimento da discordância. 
10. A figura abaixo se encontra em escala e representa o comportamento tensão-deformação em tração de 
um corpo de prova de uma liga de latão com comprimento e diâmetro iniciais de 250 mm e 12,8 mm, 
respectivamente. A região elástica do material acha-se detalhada no interior da referida figura e observe 
que a reta passa pela origem. Com base no diagrama apresentado e sabendo que MPa = MN / m2, 
determine: 
a. O módulo de elasticidade da liga de latão. 
b. O alongamento do corpo de prova sob tensão de 400 MPa; 
c. A carga máxima que pode ser suportada pelo material. 
 
 
 
11. A tabela abaixo apresenta os resultados de um ensaio de tração em uma barra de alumínio com 12,8 mm 
de diâmetro e 50,8 mm de comprimento. Determine: 
a. O módulo de elasticidade do material. 
b. O limite de escoamento e sua respectiva deformação (%), considerando que, neste instante, o 
alongamento da barra equivale a 0,1778 mm. 
c. A tensão máxima que pode ser suportada pelo material, e sua respectiva deformação. 
d. A tensão de fratura e sua respectiva deformação. 
 
Carga 
(N) 
Elongamento 
(mm) 
0 0,000 
4,448 0,0254 
13,345 0,0762 
22,241 0,1270 
31,138 0,1778 
33,362 0,762 
35,141 2,032 
35,586 3,048 
35,363 4,064 
33,806 
(fratura) 
5,207 
 
12. Considere uma liga Bismuto-Antimônio na quantidade 70Bi-30Sb. Baseado no diagrama de fases abaixo, 
responda. 
a. Quais as fases, suas composições e quantidades, presentes a 400 °C? 
b. Idem a 300°C. 
 
Diagrama de equilíbrio da liga Bismuto-Antimônio 
 
13. Para uma liga Alumínio-Germânio na quantidade 80Al-20Ge, considere a fase rica em alumínio e 
a fase rica em germânio. 
a. Quais as fases, suas composições e quantidades, presentes a 590 °C? 
b. Idem a 500 °C. 
c. Idem a 420 °C. 
d. Idem a 200 °C. 
 
 
Diagrama de equilíbrio da liga Alumínio-Germânio 
 
 
14. Para uma liga Bismuto-Cádmio na quantidade 70Cd-30Bi, cons
em Cádmio. 
a. Quais as fases, suas composições e quantidades, presentes a 210 °C? 
b. Idem a 160 °C. 
c. Idem a 150 °C. 
d. Idem a 50°C. 
 
 
Diagrama de equilíbrio da liga Bismuto–Cádmio