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Ciência dos Materiais 
Professor: William Viana
1. Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na engenharia moderna?
2. Classifique os materiais segundo os seguintes critérios: a) aplicação na indústria; b) grau de desenvolvimento tecnológico.
3. Como se inter-relacionam estrutura, propriedades, processamento e desempenho em serviço de um material?
4. Como se divide e qual o critério no estudo da estrutura de um material?
5. Diferencie com suas palavras os tipos de materiais quanto às suas propriedades (físicas, químicas e mecânicas) típicas.
6. Explique as forças (e energias envolvidas) entre dois átomos em função da distância interatômica (faça gráficos das relações solicitadas).
7. O que se entende por estrutura cristalina de um material?
8. Que tipos de defeitos podem ocorrer num cristal. Quais são os defeitos pontuais? Descreva-os.
9. Calcule o número de vacâncias por cm3 e o número de vacâncias por átomo de cobre (a) a temperatura ambiente e (b) a 1084oC (justo acima do ponto de fusão. 83,6 kJ são necessários para produzir uma vacância no cobre.)
10. O que são discordâncias e como podem ocorrer?
11. Qual o significado do vetor de Burgers? Qual a relação entre a discordância e a direção do vetor de Burgers para cada tipo de discordância?
12. Defina grão. O que é contorno de grão. Que tipo defeito é considerado um contorno de grão?
13. O que são defeitos volumétricos?
14. Cite algumas propriedades influenciadas diretamente pela presença de defeitos.
15. Elementos de liga influem pouco no módulo de elasticidade. Entretanto, as resistências mecânicas são significativamente afetadas. Porquê?
16. Porque as ligas de metais têm maior resistência mecânica do que os metais puros?
17. Qual a dificuldade de se empregar deformação plástica para obter-se um aumento de resistência mecânica para metais como chumbo, zinco e estanho?
18. Qual o efeito da temperatura sobre o módulo de elasticidade e sobre a resistência mecânica de um metal?
19. Qual a diferença entre tensão de cisalhamento crítica e tensão de cisalhamento efetiva?
20. Porque metais com tamanho de grão pequeno possuem a temperatura ambiente maior resistência mecânica do que se possuíssem grãos maiores?
21. Porque metais com tamanho de grão grande possuem a elevadas temperaturas maior resistência mecânica do que se possuíssem grãos pequenos?
22. Os grãos aumentam seu tamanho médio a altas temperaturas? Porque não diminuem a baixas temperaturas?
23. Explique como um átomo de um elemento liga bloqueia uma discordância em movimento.
24. Explique os diferentes estágios de fluência.
25. O que é recuperação, rescristalização e crescimento de grão? Descreva esses fenômenos.
26. Qual a distinção entre trabalho a frio e trabalho a quente para um metal. Para o tungstênio, por exemplo, qual seria a temperatura limite entre um e outro?
27. Descreva a fratura dúctil e a fratura frágil.
28. Qual a importância da temperatura de transição. Que estruturas estão mais susceptíveis à transformação dúctil-frágil?
29. Explique porquê um metal monocristalino é mais macio e dúctil que um metal policristalino?
30. Qual a possível relação entre resistência mecânica à tração de um metal e o resultado de dureza Brinell? Porquê?
31. Qual a possível relação entre resistência mecânica e limite à fadiga de um metal? Porquê?
32. Em que etapas pode-se dividir o processo de fadiga de um material metálico?
33. A presença de discordância contribui positivamente ou negativamente para a deformação plástica de um metal?
34. Explique a Figura abaixo.
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35. O que são propriedades aditivas e interativas em um material polifásico?
36. Defina fases em um material.
37. Como pode ocorrer a solução sólida entre materiais?
38. O que é limite de solubilidade?
39. Quais são as condições necessárias definidas pela regra de Hume-Rothery para a miscibilidade total entre dois componentes. 
40. Determine se os seguintes sistemas formam solução sólida ilimitada: Ag-Cu, K-Ba, Al-Si.
41. Explique a regra das fases de Gibbs.
42. O que é e quais informações são possíveis pela leitura de um diagrama de fases?
43. Defina a linha liquidus e a solidus em um diagrama de fases.
44. Defina as seguintes reações: eutética; eutétóide; peritética; peritetóide; monotética.
45. Determine as fases presentes, a composição e a quantidade de cada fase em porcentagem de peso para a liga Ni-50% Cu a 1150oC, 1270oC e 1400oC.
46. Para uma liga 30%Pb-Sn, determine quais as fases presentes, sua proporção e composição a 300, 200, 184 e 0oC.
47. Construa um diagrama de fases a partir das seguintes informações: o elemento A fundi a 1200oC e o elemento B a 1000oC; o elemento B tem máxima solubilidade de 10% no elemento A e o elemento A tem máxima solubilidade de 20% em B; o número de graus de liberdade da regra de fases de Gibbs é zero quando a temperatura é 800oC e há 45% de B presente. À temperatura ambiente, 3% de A é solúvel em B e 0% de B é solúvel em A. 
48. O que é ferrita proeutetóide?
49. Calcule a proporção e a composição de cada microconstituinte em uma liga de Fe-0,25% C a 700oC.
50. A microestrutura de cada fase contém 9% de Fe3C e 91% Fe-alfa a 500oC. Qual é o conteúdo de carbono do aço? 
51. A microestrutura de um aço contém 33% de ferrita proeutetóide e 67% de perlita a 700oC. Qual é o conteúdo de carbono do aço? 
52. Sabendo-se que a densidade da Fe3C é 7,66Mg/m3 e da ferrita é 7,87Mg/m3,calcule a densidade da perlita.
53. Defina ferrita, cementita, perlita e austenita.
54. O cloreto de sódio é isolante no estado sólido. Entretanto no estado líquido, ele é um bom condutor. Justifique.
55. As condutividades elétricas da maioria dos metais decrescem gradualmente com a temperatura, mas a condutividade intrínseca dos semicondutores sempre cresce rapidamente com a temperatura. Justifique a diferença.
56. Por que o efeito da temperatura na condutividade elétrica é, em geral, mais acentuado em um semicondutor do que em um isolante? 
57. Por que a deformação plástica de um metal ou liga aumenta sua resistividade elétrica e o posterior recozimento a diminui?
58. Pode um condutor metálico apresentar os fenômenos de ferroeletrecidade e/ou piezoeletrecidade?
59. Qual a diferença entre condução eletrônica e condução iônica?
60. Em termos de bandas de energia eletrônica, discuta a razão para a diferença na condutividade elétrica entre metais, semicondutores e isolantes.
61. Quais são as principais diferenças e similaridades entre um material (a) diamagnético e paramagnético e (b) ferromagnético e ferrimagnético?
62. O que é material magnético mole?
63. O que é magnético duro?
64. Explique porquê materiais ferromagnético podem ser permanentemente magnetizados, enquanto materiais paramagnéticos não podem.
65. Em um dia frio, as partes metálicas de um carro causam maior sensação de frio que as partes de plástico, mesmo estando na mesma temperatura. Justifique.
66. Justifique as afirmativas a seguir (a) a condutividade térmica de um policristal é ligeiramente menor que a de um monocristal (do mesmo material). (b) uma cerâmica cristalina é geralmente melhor condutora térmica que uma cerâmica amorfa.
67. Defina nível de Fermi.
68. A condutividade elétrica do alumínio é cerca de 20 ordens de grandeza maior que a da alumina. Por outro lado, a condutividade térmica do alumínio é apenas 8 vezes maior que a da alumina. Justifique.
69. Compare o efeito da temperatura sobre a condutividade térmica e elétrica para materiais cerâmicos e metálicos.
70. Por que alguns materiais transparentes são incolores e outros são coloridos? 
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