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1-Diferencie propriedade e estrutura "Estrutura" de um material está geralmente relacionada ao arranjo de seus componentes internos. Propriedade é uma peculiaridade do material em termos do tipo e da intensidade da resposta a um estímulo específico que lhe é imposto 2-Cite as categorias em que são agrupadas as propriedades dos materiais sólidos sólidos.?? Mecânica, elétrica, térmica, magnética, ótica e deteriorativa 3- Diferencie Ciência dos Materiais e Engenharia dos Materiais.? Ciência dos Materiais: Envolve a investigação das relações entre as estruturas e as propriedades dos materiais; Engenharia dos Materiais: Consiste, com base nessas correlações estrutura-propriedade, no projeto ou na engenharia da estrutura de um material para produzir um conjunto de propriedades pré-determinadas. 4- Como são classificados os materiais? Os materiais sólidos têm sido convenientemente agrupados em três classificações básicas: metais, cerâmicos e polímeros. 5- Defina metais, cerâmicas, polímeros, compósitos, semicondutores e biomateriais? Metais: Materiais metálicos são normalmente combinações de elementos metálicos. Eles possuem um número grande de elétrons livres; isto é, elétrons não estão ligados a um átomo em particular. Cerâmicas: Os cerâmicos são compostos entre os elementos metálicos e não-metálicos, eles são frequentemente óxidos, nitretos e carbetos; Polímeros: Os polímeros compreendem os materiais comuns de plástico e borracha. Muitos deles são compostos orgânicos que têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio e em outros elementos não-metálicos; além disso, eles possuem estruturas moleculares muito grandes; Estes materiais podem ser extremamente flexíveis. Compositos: Vários materiais compósitos, que consistem em mais de um tipo de material, têm sido desenvolvidos pela engenharia. Um compósito é projetado para mostrar uma combinação das melhores características de cada um dos materiais que o compõe. Semicondutores: Os semicondutores possuem propriedades elétricas que são intermediárias entre aquelas apresentadas pelos condutores elétricos e pelos isolantes; Além disso, as características elétricas destes materiais são extremamente sensíveis à presença de minúsculas concentrações de átomos de impurezas; Biomateriais: Os biomateriais são empregados em componentes implantados no interior do corpo humano para a substituição de partes do corpo doentes ou danificada;Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo. Todos os materiais citados : metais, cerâmicos, polímeros, compósitos e semicondutores podem ser usados como biomateriais 6- O que são materiais avançados? São os materiais que passaram por processos de alta tecnologia, materiais tradicionais que foram aprimorados para obter um alto desempenho. 7- Quais os tipos de ligações primárias ou ligações químicas encontradas nos sólidos? Ligações metálicas, Ligações iônicas e Ligações Covalentes 8- Defina ligação iônica, ligação covalente e ligação metálica Ligação Iônica-> Envolve a transferência de elétrons de um átomo para outro. A ligação iônica resulta da atração eletrostática entre dois íons de cargas opostas - geralmente entre um metal e ametal. Ligação Covalente-> Tambem chamada de ligação molecular, as ligações covalentes são ligações em que ocorrem o compartilhamento de elétrons para a formação de moléculas estáveis. As ligações covalentes podem ser muito fortes - difíceis de remover um elétrons. Ligações Metalicas-> Envolve compartilhamento de elétrons. Os elétrons livres protegem os núcleos iônicos - carregados positivamente das forças eletrostáticas mutuamente repulsivas - consequentemente, a ligação metálica apresenta caráter não-direcional 9- Defina as ligações secundárias ou de Van der Waals. As ligações secundárias, de van der Waals são fracas em comparação com as ligações primárias. As ligações secundárias existem entre todos os átomos ou moléculas, mas sua presença pode ser obscurecida pela presença das ligações primárias 10- Como ocorrem as interações de dipolos? Interações de dipolos ocorrem entre dipolos induzidos, dipolos induzidos e moléculas polares (que possuem dipolos permanentes), e entre moléculas polares. 11- Qual a importância de estudar imperfeições em sólidos? As propriedades de alguns materiais são influenciadas pela presença de imperfeições 12- Como podem ser classificadas as imperfeições em sólidos? Classificados de acordo com sua geometria ou dimensão: Defeitos Pontuais; Defeitos lineares; Defeitos planos ou interfaciais; Defeitos volumétricos 13- O que é um defeito? É uma imperfeição ou um "erro" no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. 14- Dê exemplos de efeitos da presença de imperfeições. O processo de dopagem em semicondutores visa criar imperfeições para mudar o tipo de condutividade em determinadas regiões do material. A deformação mecânica dos materiais promove a formação de imperfeições que gera um aumento na resistência (processo conhecido como encruamento ou trabalho a frio 15- Quais os defeitos pontuais e quais suas influências nas características dos materiais? Vacâncias; lacunas ou vazios; Átomos Intersticiais; Schottky; Frenkel. Influenciam principalmente as propriedades ópticas e elétricas dos materiais. 16- O que são lacunas? Envolve a falta de um átomo. São formados durante a solidificação do material cristalino ou como resultado das vibrações atômicas (os átomos deslocam-se de suas posições normais). 17- O que é um defeito intersticial? Ocorre devido a adição de soluto. Produz uma distorção no reticulado, já que o átomo geralmente é maior que o espaço do interstício. A formação de um defeito intersticial implica na criação de uma vacância. 18- Defina os defeitos Frenkel e Schottky. Defeito de Frankel -> Ocorre em sólidos iônicos. Ocorre quando um íon sai de sua posição normal e vai para um interstício. Defeito de Schottky -> Presentes em compostos que tem que manter o balanço de cargas, Envolve a falta de um ânion e/ou um cátion. 19- Quais as finalidades de se adicionar impurezas (elementos de liga) nos materiais? Aumentar a resistência mecânica; Aumentar a resistência à corrosão e Aumentar a condutividade elétrica 20- O que são soluções sólidas? Uma solução sólida se forma quando, à medida que os átomos do soluto são adicionados ao material hospedeiro, a estrutura cristalina é mantida, e nenhuma nova estrutura é formada 21- Quais os fatores que determinam a formação de soluções sólidas substitucionais? Raio atômico; Estrutura cristalina; Eletronegatividade e Valência. 22- O que são defeitos lineares ou discordâncias? As discordâncias estão associadas com a cristalização/solidificação e a deformação (origem: térmica, mecânica e supersaturação de defeitos pontuais); A solidificação não ocorre de maneira homogênea, ou seja, cada parte do material fundido cresce de forma diferente; A presença deste defeito é a responsável pela deformação, falha e ruptura dos materiais. 23- O que é o vetor de Burger (b)? O vetor de Burger é perpendicular à direção da linha da discordância, dá a magnitude e a direção de distorção da rede e a distância de deslocamento dos átomos ao redor da discordância. 24- Defina discordância em cunha e discordância em hélice. Discordância em Cunha-> A discordância em cunha pode ser compreendida como um semiplano de átomos introduzido entre planos cristalinos regulares Discordância em Hélice-> Produz uma distorção na rede, onde o vetor Burger é paralelo a linha de discordância. 25- O que são defeitos planos ou interfaciais e quais os tipos desses defeitos?. Envolvem fronteiras (defeitos em duas dimensões) e normalmente separam regiões dos materiais de diferentes estruturas cristalinas ou orientações cristalográficas. Os tipos de defeitos de plano são: Superfície externa; Contorno de grão; Fronteiras entre fases; Maclas ou Twins; Defeitosde empilhamento. 26- Defina defeitos na superfície externa, contorno de grão e twins ou maclas? Defeitos na superfície externa-> Na superfície os átomos não estão completamente ligados e então o estado de energia dos átomos na superfície é do que no interior do cristal, onde os materiais tendem a minimizar esta energia. Contorno de Grão-> Corresponde à região que separa dois ou mais cristais de orientação diferente (um cristal = um grão). Mesclas ou Twins-> É um tipo especial de contorno de grão. Os átomos de um lado do contorno são imagens especulares dos átomos do outro lado do contorno. A mescla ocorre num plano definido e numa direção específica, dependendo da estrutura cristalina. 27- Defina imperfeições volumétricas e como elas são classificadas. Imperfeições Volumétricas são introduzidas no processamento do material e/ou na fabricação do componente. Classificam-se em: Inclusões; Precipitados; Fases e Porosidades. 27- Defina imperfeições volumétricas e como elas são classificadas. Imperfeições Volumétricas são introduzidas no processamento do material e/ou na fabricação do componente. Classificam-se em: Inclusões; Precipitados; Fases e Porosidades. 28- Cite algumas aplicações do processo de difusão Filtros para a purificação de agua; Homogeinezação de ligas com segregação; Modificação superficial de peças; dopagem de semicondutores entre outros. 29- Explique o que ocorre no processo de difusão por meio de um par de difusão? O fenômeno da difusão pode ser obtido com o auxílio do par de difusão. O par de difusão é formado quando as superfícies de duas barras de materiais metálicos distintos são colocadas em contato íntimo. 30- Quais condições são necessárias para que ocorra a movimentação de átomos na difusão? Deve existir um espaço livre adjacente ao átomo. O átomo deve possuir energia suficiente para quebrar as ligações químicas que o une a seus átomos vizinhos e então causar uma distorção no reticulado cristalino durante seu deslocamento 31- Explique o que ocorre na difusão por lacunas e na difusão intersticial. Na Difusão por Lacunas um átomo se desloca de uma posição normal da rede cristalina para um sítio vago, ou lacuna, adjacente. Na Difusão Intersticial átomos intersticiais migram para posições intersticiais adjacentes não ocupadas do reticulado. 32- A movimentação dos átomos pode ocorrer de que maneira na difusão? No volume do material; Ao longo de defeitos lineares discordâncias; Ao longo de defeitos bidimensionais, contorno de grãos superfícies externas. 33- Cite algumas propriedades mecânicas. Resistência Mecânica; Rigidez; Ductilidade; Tenacidade; Resiliência 34- Como são determinadas as propriedades mecânicas? Através de ensaios mecânicos. Utiliza-se normalmente corpos de prova, Utilização de normas técnicas para o procedimento das medidas 35- Quais as naturezas das cargas? Tração; Flexão; Cisalhantes; Flexão e Torção. 36- Explique o que ocorre no teste de resistência à tração. O teste de resistência a tensão e medido (por extensometro), submetendo o material a uma carga ou força de tração que passa uma deformação progressiva e esse aumento do comprimento, apresenta como resposta por exemplo, a Tensão Máxima e a Ductibilidade. 37- Diferencie a deformação elástica da deformação plástica.? A deformação Elástica precede a deformação plástica. É reversível, e desaparece quando a tensão é removida. É praticamente proporcional a tensão aplicada. A deformação Plástica é provocada por tensões que ultrapassam o limite da elasticidade. É irreversível porque o resultado do deslocamento permanece nos átomos e portanto não desaparece quando a tensão é removida 38- Qual a importância da ductibilidade nos materiais? Fornece ao projetista uma indicação do grau segundo o qual uma estrutura ira se deformar plasticamente antes de se fraturar. Especifica o grau de deformações permissíveis durante operações de fabricação 39- Conceitue tenacidade e resiliência. Tenacidade-> É a capacidade que o material tem de absorver energia mecânica até a fratura. Resiliencia-> É a capacidade de um material em absorver energia quando ele é deformado dentro do regime elástico 40- Por que as cerâmicas não são avaliadas por ensaios de tração? É difícil preparar e testar amostras que possuam a geometria exigida; É difícil prender e segurar materiais frágeis; As cerâmicas falham após uma deformação de apenas 0,1%, o que exige que os corpos de prova estejam perfeitamente alinhados. 41- Qual a finalidade de submeter um material a ensaios de choque? O ensaio de resistência ao choque dá informações da capacidade do material absorver e dissipar essa energia. Como resultado do ensaio de choque obtém-se a energia absorvida pelo material até sua fratura, caracterizando assim o comportamento dúctil-frágil. POLIMEROS 1- Defina polímeros naturais e sintéticos. Naturais-> são derivados de planta e animais Sintéticos-> sintetizados a parti de moléculas orgânicas pequenas 2- No que consiste a polimerização? A polimerização consiste em reações químicas intermoleculares pelas quais os manomeros são ligados, forma de meros, à estrutura intermolecular da cadeia. 3- Explique a polimerização por adição e a polimerização por condensação. 4- Quais as principais características dos polímeros? 5- Como são classificadas as estruturas moleculares dos polímeros? Linear; Em Rede; Ramificado; Ligações Cruzadas 6- O grau de cristalinidade dos polímeros é definido por quais parâmetros? Taxa de resfriamento durante a solidificação; Complexidade do mero; Configuração da cadeia e copolimerização. 7- Quais os tipos de comportamento tensão x deformação encontrados nos polímeros? São encontrados três tipos de comportamentos: Polímero frágil; Polímero elástico e Polímero plástico. 8- Explique os fenômenos de cristalização, ponto de fusão e temperatura vítrea. 8- Explique quais as variações que se observa no comportamento de um polímero com o aumento da temperatura. Observa- se a diminuição do modulo de elasticidade e a diminuição do limite de resistência a traçã 9- Como os polímeros são classificados? Explique cada classificação. N; s 10- Quais substâncias exógenas podem ser adicionadas aos polímeros com o objetivo de melhorar as suas propriedades? Enchimentos; Plasticizante; Estabilizadores; Corantes e Retardadores de Chamas 11- Explique moldagem por compressão, por transferência, por injeção e por extrusão. MPC-> os polímeros são prensado contra Matrizes aquecidas Transferência-> Ingredientes sólidos são derretidos em uma câmara de transferência aquecida. Injeção->O molde é fechado e o embolo avança injetando material no molde, então molde é aberto e o moldado e extraído 12- Explique o processo de vulcanização. O processo de vulcanização consiste de reações químicas irreversíveis entre cadeias do elastômero e do enxofre (ou outro agente), gerando ligações cruzadas entre as cadeias. 14- Explique moldagem à vácuo com molde fêmea, conformação por retorno elástico, moldagem por termoformação negativa e moldagem por termoformação positiva com pré – estiramen 15- Explique o processo de rotomoldagem e suas características. Após a alimentação o molde é fechado com auxílio de grampos ou parafusos; Moldes podem ser simples e feitos de Al, aço ou compósito; Processo simples e econômico; Constituído de um molde oco abastecido com resina em pó ou líquida que é colocado em câmara de gás aquecida com temperatura de 200ºC a 400ºC;Molde gira em dois movimentos com rotações baixas e distintas Caracteristisca: Peças ocas; Acabamento atrativo para produtos de grande porte; Alto grau de liberdade durante a construção do molde 16- Explique o processo de modelagem por fiação. Uma solução altamente viçosa é passada através de orifícios da fieira, os filamentos se solidificam pela evaporação do solvente dentro de uma câmara adequada a sua recuperação. Aplicavel para obtenção de fibras depolímeros pouco resistentes ao calor, porem sensíveis a solventes aquecido 1.Defina e cite algumas propriedades dos materiais cerâmicos -São materiais inorgânicos e constituídos de elementos metálicos e elementos não metálicos -Os materiais cerâmicos são geralmente duros e frágeis, com pouca tenacidade e ductilidade, resistentes a altas temperaturas e a ambientes corrosivos 2. Classifique os materiais cerâmicos quanto a aplicação -Materiais Cerâmicos Tradicionais: cerâmicas estruturais, louças, refratários,revestimentos cerâmicos -Materiais Cerâmicos Tradicionais: cerâmicas estruturais, louças, refratários 3. Quais as diferenças entre as cerâmicas tradicionais e avançadas? -Diferenças: Custo muito maior das avançadas; a matéria-prima das cerâmicas avançadas é muito mais pura (> 99,5%) e os grãos são muito menores (< 1μm);Processos de fabricação são mais sofisticados 4. Quais os tipos de matéria-prima utilizadas nos materiais cerâmicos? -Naturais (brutas), Refinadas (industrializadas),-Industrializadas por processos químicos e mecânicos. 5.Quais são as estruturas químicas das cerâmicas? Explique-as.= Cerâmicas Cristalinas: No caso de cerâmicas onde a ligação covalente predomina o escorregamento é difícil – LIGAÇÃO FORTE. Cerâmicas Amorfas: Não há uma estrutura cristalina regular; Materiais se deformam por ESCOAMENTO VISCOSO; A resistência à deformação em um material não-cristalino é medida por intermédio de sua viscosidade. 6-Discorra sobre silicatos em camadas.?= Uma estrutura bidimensional em lâminas ou camadas, pode também ser produzida quando os três íons oxigênio são compartilhados em cada tetraedro, sendo a fórmula que se repete o (Si2O5)2 7. Discorra sobre o carbono e suas formas polimórficas?= Carbono é um elemento que existem em diversas formas polimórficas e também no estado amorfo; Esse grupo de materiais não se enquadra, na realidade, dentro de qualquer um dos esquemas de classificação tradicionais para metais, cerâmicas e polímeros; 8. O que são fraturas frágeis e como elas se propagam nos materiais cerâmicos?= Fratura Frágil: formação e propagação de trincas através da seção reta do material em uma direção perpendicular à carga aplicada; Crescimento da trinca em cerâmicas cristalinas se dá através dos grãos (transgranular) e ao longo de planos cristalográficos específicos. 9. Qual o procedimento adotado para melhorar a resistência à fratura de uma cerâmica frágil? =A resistência à fratura de uma cerâmica frágil pode ser melhorada sub stancialmente pela imposição de tensões residuais de compressão na superfície (revenimento térmico). 10. Por que a porosidade exerce um efeito negativo nas cerâmicas?= por dois motivos: Os poros reduzem a área da seção reta através da qual uma carga é aplicada; E também atuam como concentrados de tensões (no caso de um poro esférico isolado, uma tensão de tração que seja aplicada é amplificada por um fator de 2). 11.DEFI mat. E class. Suas fases? compósito como sendo qualquer material multifásico que exiba uma proporção significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de propriedades; Muitos materiais compósitos são compostos por apenas duas fases; uma é chamada de matriz, que é contínua e envolve a outra fase, chamada frequentemente de fase dispersa 12. As propriedades dos compósitos variam de acordo com quais condições?= As propriedades dos compósitos são uma função das propriedades das fases constituintes, das suas quantidades relativas e da geometria da fase dispersa; 13. Como são divididos os compósitos?= São divididos em: Compósitos reforçados com partículas; Compósitos reforçados com fibras e Compósitos estruturais 14. O que são compósitos reforçados com partículas?= São compósitos onde, a deformação plástica é restringida de modo tal que o limite de escoamento e o limite de resistência à tração, bem como a dureza, são melhorados. 15. O que são compósitos reforçados com partículas grandes?= São poliméricos aos quais foram adicionados enchimentos. Os enchimentos modificam ou melhoram as propriedades do material e/ou substituem parte do volume do polímero por um material mais barato. 16. Discorra sobre o concreto e suas variedades?= é um material compósito que consiste em um agregado de partículas ligadas umas às outras em um corpo sólido através de algum tipo de meio de ligação, isto é, um cimento; 17. O que são compósitos reforçados por dispersão? Os metais e as ligas metálicas podem ter sua resistência aumentada e ser endurecidos através da dispersão uniforme de uma certa percentagem volumétrica de partículas finas de um material inerte e muito duro. 18Discorra sobre compósitos reforçados por fibra? =Os compósitos mais importantes são aqueles em que a fase dispersa encontra-se na forma de uma fibra. Os objetivos de projeto dos compósitos reforçados com fibras incluem com frequência resistência e/ou rigidez alta em relação ao seu peso. 19. Discorra sobre compósitos com matriz de polímeros?= Os Compósitos com Matriz de Polímero (PMC - Polymer Matrix Composites) consistem em uma resina polimérica como a fase matriz e fibras como meio de reforço. 20. Discorra sobre compósitos com matriz de metálica?= Como o próprio nome indica, nos compósitos com matriz metálica (MMC), a matriz é um metal dúctil. Esses materiais podem ser utilizados a temperaturas elevadas. 21. Discorra sobre compósitos com matriz de cerâmica?= Os materiais cerâmicos são resistentes à oxidação e à deterioração a temperaturas elevadas. Não fosse pela predisposição desses materiais à fratura frágil, alguns seriam ideais para uso em aplicações a altas temperaturas e sob severas condições de tensão; componen motores, turbin. 22. Discorra sobre compósitos carbono-carbono e compósitos híbridos?= Um dos materiais mais avançados e promissores em engenharia é o compósito feito a partir de uma matriz de carbono e um reforço com fibras de carbono, conhecido frequentemente por compósito carbono- carbono;Esses materiais são relativamente novos e caros 23. Quais as técnicas utilizadas no processamento de compósitos reforçados com fibras?= As técnicas desenvolvidas recentemente são: pultrusão, enrolamento de filamentos e Prepreg 24. O que são compósitos estruturais? E quais os seus tipos?= Um compósito estrutural é composto normalmente por materiais compósitos, cujas propriedades dependem não somente das propriedades dos materiais constituintes, mas também do projeto geométrico dos vários elementos estruturais; Os compósitos laminares e os painéis em sanduíche são dois dos tipos de compósitos estruturais mais comuns 25. Qual a diferença entre MDF, MDP e compensado?= A principal diferença entre o MDF e o MDP é que no painel de MDP são utilizadas partículas de madeira em camada, ficando as mais finas nas superfícies e as mais grossas no miolo. Já o MDF aglutinam-se fibras de madeira. Já O Compensado é um painel de madeira industrializada, feito de laminas de madeira coladas, cujo sentido vai sendo alternado e 90º para dar mais resistência a o painel de madeira industrializada. 26. Quais condições contribuem significativamente para o aumento do índice de refração?= Duas condições contribuem para aumentar o índice de refração que são a Alta densidade da fase e a Presença de elementos com alto numero Atômico. 27. Explique por que os materiais metálicos em radiações eletromagnéticas de alto comprimento de onda são opacos?= Por que Os elétrons livres dos metais absorvem praticamente toda a radiação visível –isso do o caráter de opacidade. 28. Explique por que a adição de BaO e PbO aumenta o índice de refração dos vidros?=A adição de BaO e PbO aumentam a densidade do vidro, fazendo com que o vidro tenha mais brilho e variações na cor, dessa forma aumenta o índice de refração . 29. Explique os processos de fluorescência e fosforescência?= Fluorescência Reemissão rápida, Menos de 10ns, fosforescência: Reemissão em tempo maior 30. Defina corrosão?= Corrosão – perda de material por dissolução – ou oxidação – que ocorre pela formação de carepa ou filme não metálico; Define-se corrosão como o ataque de um material pela reação com o meio, com a consequente deterioração das suas propriedades mecânicas, físicas e químicas. 31. Explique como ocorre a corrosão de metais, cerâmicas e polímeros?= Os metais, por exemplo, podem ser deteriorados de duas formas diferentes: a corrosão – perda de material por dissolução – ou oxidação; ocorre pl form d carepa ou film ñ met;, 32. Quais as variáveis ambientais responsáveis por realizar reações de oxidação e redução em materiais?= Velocidade de fluido;Temp; E a própria composição do material. 33. Cite as formas de corrosão?= Corrosão metálica é às vezes classificada em oito diferentes formas: uniforme, galvânica, em fenda, puntual ou localizada ("pitting"), intergranular, lixiviação seletiva, erosão-corrosão e corrosão sob tensão. 34. Para melhorar a resistência à oxidação de um metal qual a técnica utilizada?= Para melhorar a resistência à oxidação de um metal, há uma técnica que envolve a aplicação de um revestimento protetor de um outro material que adere tanto ao metal, como também é resistente à oxidação 35. Quais os fatores que influenciam na deterioração dos materiais cerâmicos?= Mecânicos: vibrações e erosão; Físicos: variações de temperatura; Biológicos: bactérias; Químicos: produtos químicos.
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