Técnicas de Caracterização de Materiais

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17/03/2024, 21:25 Cosmos · Cosmos
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Técnicas de caracterização de materiais
Professor(a): Diego Ruben Martin (Mestrado acadêmico)
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corresponde a 100% da média final. Você tem até cinco tentativas para “Enviar” as questões, que são automaticamente corrigidas. Você pode
responder as questões consultando o material de estudos, mas lembre-se de cumprir o prazo estabelecido. Boa prova!
O funcionamento de um microscópio eletrônico de varredura se dá por uma série de princípios e fundamentos que precisam ser
conhecidos.
Desta forma, analise a seguinte sentença:
O feixe de elétrons é gerado na parte superior do equipamento, geralmente utiliza-se filamentos de __________, mas também pode ser de
__________. Após gerar os feixes, os elétrons passam pelas lentes condensadoras, até que atingem a superfície da amostra em uma câmara de
alto ou baixo vácuo. Seguinte à interação dos feixes com os átomos da superfície do material, diferentes respostas são geradas.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto.
Alternativas:
Tungstênio; FEG (Field Emission Gun).  CORRETO
AFM (Atomic Force Microscopy); cobre.
MIG (Metal Inert Gas); tungstênio.
Ouro; MAG (Metal Active Gas).
Cobre; TIG (Tungsten Inert Gas).
Código da questão: 49781
O ferro fundido faz parte de uma ampla família de materiais frequentemente empregados em várias aplicações de engenharia, por
exemplo, no setor automotivo, devido a sua capacidade de usinagem favorável, condutividade térmica e custo. A análise da microestrutura
destes materiais é muito importante para correlacionar seus microconstituintes com as suas propriedades e aplicações.
A Figura a seguir apresenta uma imagem da superfície de diferentes classes de ferros fundidos, que pode ser obtida por meio da realização de
ensaios metalográficos.
Figura - Microestrutura de três tipos de ferros fundidos (a) Ferro fundido cinzento, (b) Ferro fundido vermicular e (c) Ferro fundido nodular.
Fonte: NORMAN, V.; CALMUNGER, M. On the micro- and macroscopic elastoplastic deformation behaviour of cast iron when subjected to
cyclic loading. International Journal of Plasticity 115 (2019) 200-215. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2018.11.019.
Com relação aos procedimentos de realização de ensaios metalográficos, analise as seguintes afirmações:
I – É muito importante conhecer o que se deseja analisar no corpo de prova como, por exemplo, comprimento de grãos, natureza do material,
volume de inclusões, entre outros.
II – A utilização de calor pode causar alterações e deformações na amostra, portanto não recomenda-se uso de calor.
III – Durante o procedimento de lixamento, devem-se usar lixas da menor para a maior granulometria, sendo necessário a cada troca de lixa,
remover as marcas da lixa anterior até chegar à lixa mais grossa.
Assinale a alternativa correta:
Alternativas:
Apenas I e II estão corretas.  CORRETO
Apenas III está correta.
Apenas I está correta.
Apenas II está correta.
Todas estão corretas.
Resolução comentada:
O feixe de elétrons é gerado na parte superior do equipamento – geralmente, utiliza-se filamentos de tungstênio, mas também pode
ser de FEG (Field Emission Gun). Após gerar os feixes, os elétrons passam pelas lentes condensadoras, até que atingem a superfície da
amostra em uma câmara de alto ou baixo vácuo. Após a interação dos feixes com os átomos da superfície do material, diferentes
respostas são geradas.
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Código da questão: 49777
A espectroscopia Raman é uma espectroscopia superficial, fornecendo informações a uma curta distância de interação. Além disso, fornece
uma impressão digital das interações moleculares presentes no material. A análise é sensível ao meio (fase cristalina, tensão residual ou até
mesmo fases amorfas). Também são sensíveis à concentração da substância, permitindo quantificar a orientação das ligações.
Com relação à espectroscopia Raman, analise as seguintes asserções:
I – No que diz respeito aos meios de análise, espectroscopia Raman e a FT-IR são técnicas opostas.
PORQUE
II – A espectroscopia Raman, diferentemente do FT-IR, se baseia no espalhamento inelástico da luz. Essa técnica permite analisar ligações
moleculares simétricas do tipo X-X, que não resultaria em uma resposta no FT-IR.
Assinale a alternativa correta:
Alternativas:
Apenas a afirmativa II está correta.  CORRETO
As duas afirmativas estão corretas e a II é uma justificativa da I.
Apenas a afirmativa I está correta.
As duas afirmativas são falsas.
As duas afirmativas estão corretas, mas a II não é uma justificativa da I.
Código da questão: 49789
A termogravimetria, ou análise termogravimétrica (TGA), é uma técnica da análise térmica em que a variação da massa da amostra (perda
ou ganho) é determinada pela função da temperatura e/ou tempo, enquanto a amostra é submetida a uma programação controlada de
temperatura.
Com relação à análise termogravimétrica, assinale a alternativa correta.
Alternativas:
Esta técnica possibilita conhecer as alterações que o aquecimento pode provocar na massa de substâncias.  CORRETO
Os ensaios de termogravimetria limitam-se a uma temperatura máxima de 500 °C, o que restringe os tipos de materiais que podem ser
analisados por esta técnica.
O ensaio de termogravimetria é sempre realizado a uma taxa de aquecimento variável, sendo esta constante apenas quando ocorre perda
de massa (variação isotérmica).
Um dos limitantes da temperatura de realização de um ensaio de TG é o material do porta amostra, sendo o de platina mais termicamente
estável que o de alumina.
As análises termogravimétricas são aquelas nas quais a estrutura cristalina de um determinado material é observada quando ele é
submetido a um aquecimento controlado.
Resolução comentada:
As alternativas I e II são alternativas corretas.
A alternativa III está incorreta, pois no processo de lixamento, devem-se utilizar lixas da menor para a maior granulometria havendo a
necessidade de a cada troca de lixa remover as marcas da lixa anterior até chegar à lixa mais fina.
Resolução comentada:
A espectroscopia RAMAN, diferentemente do FT-IR, se baseia no espalhamento inelástico da luz. Essa técnica permite analisar ligações
moleculares simétricas do tipo X-X, que não resultaria em uma resposta no FT-IR. Por isso, a espectroscopia RAMAN e a FT-IR são
técnicas complementares.
Resolução comentada:
Alternativa “Esta técnica possibilita conhecer as alterações que o aquecimento pode provocar na massa de substâncias” está correta,
pois as análises termogravimétricas são aquelas nas quais a variação na massa de um determinado material é observada quando ele é
submetido a um aquecimento controlado.
Alternativa “As análises termogravimétricas são aquelas nas quais a estrutura cristalina de um determinado material é observada
quando ele é submetido a um aquecimento controlado” está incorreta: a termogravimetria não possibilita analisar a estrutura cristalina
de um material.
Alternativa “O ensaio de termogravimetria é sempre realizado a uma taxa de aquecimento variável, sendo esta constante apenas
quando ocorre perda de massa (variação isotérmica)” está incorreta: a taxa de variação de temperatura deve ser constante em ensaios
de termogravimetria (normalmente utiliza-se entre 5 a 15°C/min).
Alternativa “Os ensaios de termogravimetria limitam-se a uma temperatura máxima de 500 °C, o que restringe os tipos de materiais que
podem ser analisados por esta técnica” está incorreta: ensaios de termogravimetria podem ser realizados a temperaturas superiores a
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Código da questão: 49795
A espectroscopia na região do Infravermelhocom transformada de Fourier (IVTF), ou espectroscopia IV, tem uma larga faixa de aplicações
que vai desde a análise de moléculas pequenas até sistemas complexos como células e tecidos.
Fonte: BERTHOMIEU, C.; HIENERWADEL, R. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Photosynth. Res., [S. l.], v. 101, n. 2-3, p. 157-170,
2009.
Com relação à espectroscopia de infravermelho, analise as seguintes afirmações:
I – Permite a análise de grupos funcionais inorgânicos, é uma técnica muito utilizada na indústria farmacêutica.
II – Apresenta espectros únicos, a análise do espectro é realizada em cima de um banco de dados de espectro de outras amostras (conhecidas
como amostras padrão, por sua elevada pureza).
III – O ensaio pode ser realizado em amostras de todo tipo: líquidas, gasosas ou sólidas.
IV – Assim como na Espectroscopia no UV-Vis, a resposta do FT-IR pode ser de acordo com a transmitância ou absorbância da luz, sendo mais
comum utilizar a transmitância (por isso é interessante pastilhas de KBr transparentes).
Agora, com relação às afirmações acima, assinale a alternativa correta:
Alternativas:
Apenas I e IV estão corretas.
Apenas I, II e III estão corretas.
Todas estão corretas.
Apenas II, III e IV estão corretas.  CORRETO
Apenas II e IV estão corretas.
Código da questão: 49787
É muito comum que para a análise e caracterização de materiais sejam empregados procedimentos de análise metalográfica, que consistem
na preparação do corpo de prova e na posterior análise superficial do material em questão. Entretanto, para que seja possível realizar um
ensaio metalográfico é necessário seguir algumas etapas essenciais.
Com relação aos passos que devem ser seguidos para a realização de um ensaio metalográfico, classifique as seguintes afirmações com V para
verdadeiro e F para falso:
(__) Para aumentar a área de manuseio, recomenda-se realizar o embutimento do corpo de prova. Para preparo de materiais termo sensíveis
e/ou frágeis, indica-se o embutimento a frio.
(__) No processo de lixamento, as amostras devem ser rotacionadas em 90° toda vez que houver a mudança de lixas. A última lixa utilizada,
antes do polimento, deve ser com a menor granulometria, como por exemplo, lixa grana 80.
(__) O embutimento a quente é realizado utilizando um material polimérico termorrígido denominado baquelite, e deve-se atentar durante o
processo à pressão utilizada para que a amostra seja embutida corretamente.
(__) Para a realização da caracterização metalográfica é necessário a utilização de reagentes para o ataque químico. Esta etapa é imprescindível
neste tipo de análise.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de V e F.
Alternativas:
F – V – V – F.
F – V – F – V.
V – V – V – F.
V – F – V – F.  CORRETO
V – F – V – V.
1000 °C.
Alternativa “Um dos limitantes da temperatura de realização de um ensaio de TG é o material do porta amostra, sendo o de platina
mais termicamente estável que o de alumina” está incorreta: a alumina é mais termicamente estável que a platina.
Resolução comentada:
As alternativas II, III e IV são alternativas corretas. A alternativa I está incorreta, pois é uma técnica muito utilizada na indústria
farmacêutica por permitir a análise de grupos funcionais orgânicos.
Resolução comentada:
A segunda afirmação é falsa em razão da última lixa a ser utilizada, antes do polimento, ser a lixa com maior granulometria, como por
exemplo, uma lixa grana 1200. A quarta afirmação é falsa, pois algumas informações obtidas na caracterização metalográfica não são
conseguidas após o ataque químico.
17/03/2024, 21:25 Cosmos · Cosmos
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7)
8)
9)
Código da questão: 49778
Assim como em todas as técnicas, a caracterização dos fluidos ocorre por meio de equipamentos específicos, conhecidos como
viscosímetro e reômetro.
Com relação aos equipamentos e às técnicas utilizadas nos ensaios reológicos, classifique as seguintes afirmações em verdadeiro (V) ou falso
(F):
(__) O viscosímetro é o equipamento utilizado para mensurar a viscosidade dos fluidos, sendo fundamental para as análises de propriedades
dos polímeros. Nessas análises, a viscosidade varia de acordo com as condições do fluxo.
(__) Os viscosímetros podem ser utilizados para controlar a matéria-prima de um processo industrial ou para verificar a qualidade dos óleos
lubrificantes.
(__) A reometria capilar é muito utilizada para mensurar a viscosidade de suspensões e pastas com partículas relativamente grandes.
(__) O reômetro capilar permite avaliar o comportamento em baixas velocidades de cisalhamento (menores do que o reômetro rotacional).
(__) Os reômetros rotacionais diferem dos capilares devido ao modo de aplicação da tensão. Nesse caso, uma superfície é rotacionada,
fazendo rotacionar o fluido.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de V e F.
Alternativas:
F – V – V – F – V.  CORRETO
V – F – F – V – F.
V – F – V – F – V.
V – V – F – F – V.
F – V – V – V – F.
Código da questão: 49808
A espectroscopia pode ser definida como uma técnica de levantamento de dados físico-químicos por meio da transmissão, absorção ou
reflexão de energia radiante incidente em uma amostra.
Com relação à espectroscopia na região do ultravioleta e visível, assinale a alternativa correta.
Alternativas:
A espectroscopia UV-Vis incide uma luz com comprimento entre 190 e 800 nm em um material.  CORRETO
A transmitância analisada se refere à quantidade de energia absorvida pelo material.
Não há necessidade de conhecer o material para realizar a técnica.
A espectroscopia UV-Vis é utilizada para análise do tipo de microestrutura cristalina de materiais amorfos.
A técnica analisa apenas a transmitância em que a radiação eletromagnética atravessa a amostra.
Código da questão: 49785
A Espectroscopia na Região do Ultravioleta e Visível (UV-Vis) é uma técnica de espectroscopia molecular, muito utilizada para análise de
compostos orgânicos, principalmente em soluções.
Com relação ao princípio de análise por espectroscopia UV-Vis, analise a sentença abaixo:
Resolução comentada:
A primeira afirmativa é falsa, pois em análises que a viscosidade varia de acordo com as condições do fluxo, deve ser utilizado um
reômetro, e não um viscosímetro.
A quarta afirmativa é falsa, pois o reômetro capilar permite avaliar o comportamento em elevadas velocidades de cisalhamento
(maiores do que o reômetro rotacional).
A sequência assinalada fica: F – V – V – F – V.
Resolução comentada:
O princípio dessa técnica é incidir luz com comprimento de onda entre 190 e 800 nm em um material, e avaliar as alterações da onda
incidida após a sua interação com o material. Devido ao comprimento de onda utilizado, a técnica é denominada Espectroscopia no
UV-Vis (ultravioleta e visível). Além da transmitância, a análise pode ser feita também em função da absorbância que se refere à
quantidade de energia absorvida pelo material. É necessário conhecer o material que será utilizado. A técnica é muito utilizada para
determinação da concentração de uma determinada substância. Além disso, também é utilizada para análise de tamanho e formato das
substâncias.
17/03/2024, 21:25 Cosmos · Cosmos
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A técnica mensura a __________ em que a radiação eletromagnética atravessa a amostra, disposta em uma cubeta transparente (vidro, quartzo
ou em acrílico descartável). A técnica também pode trabalhar com a __________, analisando o quanto de energia foi absorvida pelo material.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto.
Alternativas:
Transmitância; absorbância.  CORRETO
Absorbância; transmitância.
Absorção; radiação.
Refração; reflexão.
Radiação; transmissão.
Código da questão: 49786
A inspeção de qualidade em produtos metalúrgicos é um processo de fundamental importância para garantir a funcionalidade dos
materiais. Este controle pode ser de dois tipos: dimensional ou metrológico, quandose preocupa em verificar as dimensões físicas de um
determinado produto; e estrutural, que visa verificar a composição, propriedades, estrutura, aplicação, entre outras.
Assinale a alternativa que apresenta os objetivos de um ensaio metalográfico.
Alternativas:
Busca relacionar a composição química de um material com as suas propriedades mecânicas e principais aplicações.
É um tipo de ensaio realizado em materiais não ferrosos com o objetivo de identificar as imperfeições cristalinas do material.
Identifica o tipo de estrutura cristalina dos metais e sua composição química.
Tem como objetivo relacionar a estrutura interna do material com as suas propriedades físicas, com o processo de manufatura,
desempenho de suas funções e outros.  CORRETO
Visa estabelecer uma classificação do tamanho dos grãos em aços e é realizada apenas em metais ferrosos.
Código da questão: 49775
Resolução comentada:
A técnica mensura a transmitância em que a radiação eletromagnética atravessa a amostra, disposta em uma cubeta transparente
(vidro, quartzo ou em acrílico descartável). A técnica também pode trabalhar com a absorbância, analisando o quanto de energia foi
absorvida pelo material.
Resolução comentada:
O objetivo do ensaio metalográfico é relacionar a macro e microestrutura de um material com as suas propriedades físicas, seu
procedimento de manufatura, seu desempenho, suas aplicações, entre outros. Por este motivo, a alternativa “Tem como objetivo
relacionar a estrutura interna do material com as suas propriedades físicas, com o processo de manufatura, desempenho de suas
funções e outros” está correta. As demais alternativas estão incorretas, pois afirmam que: a metalografia é utilizada para determinar a
composição química; limita a aplicação a metais ferrosos; a metalografia é utilizada na determinação do tipo de estrutura cristalina e
composição química do material; limita a aplicação da metalografia a materiais não ferrosos, erroneamente.
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