Tipos de Materiais e suas Aplicações

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8/3/2012
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CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
Tipos de Materiais
Profa. Lisiane Morfeo Tavares
Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para 
selecionar um material entre tantos outros? 
� Lembrando, conforme foi dito na última aula, são
raras as ocasiões que um material reúne uma
combinação ideal de propriedades, ou seja, muitas
vezes é necessário reduzir uma em benefício da outra.
� Um exemplo clássico são resistência e ductilidade,
geralmente um material de alta resistência apresenta
ductilidade limitada. Este tipo de circunstância exige que
se estabeleça um compromisso razoável entre duas ou
mais propriedades.
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Propriedade dos Corpos Sólidos: Ductilidade
� Ductilidade é a propriedade que apresentam 
alguns materiais quando estão sob a ação de 
uma força, podendo estirar-se/alongar-se sem 
romper-se.
(A) fratura frágil
(B) fratura dúctil
Propriedade dos Corpos Sólidos: Ductilidade
Ensaio de Tração (aplicação de força):Ensaio de Tração (aplicação de força):
Material Dúctil
Fratura:
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CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS SÓLIDOS
� A classificação tradicional dos materiais é 
geralmente baseada na estrutura atômica 
e química.
CLASSIFICAÇÕES BÁSICAS:
� Metais
� Cerâmicos
� Polímeros
� Compósitos: combinação de dois ou três materiais da 
classificação básica (metais, cerâmicos e polímeros).
MATERIAIS AVANÇADOS:
�Semicondutores
�Biomateriais
�Nanomateriais
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS SÓLIDOS
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Principais subclasses de materiais
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• Geralmente são uma 
combinação de elementos 
metálicos
• Excelentes condutores de 
calor e eletricidade
• Geralmente apresentam 
alta temperatura de fusão
• Têm aparência lustrosa
quando polidos
• Geralmente são resistentes
e deformáveis
• São muito utilizados para
aplicações estruturais
METAIS
METAIS
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� condução de eletricidade: fiação elétrica;
� estruturas: construção civil, pontes, pavilhões industriais, etc.;
� automóveis: corpo, chassis, molas, bloco do motor, etc.;
� aeroplanos: componentes do motor, fuselagem, conjuntos de 
trem de pouso, etc.;
� trens: trilhos, componentes do motor, corpo, rodas;
� máquinas e ferramenta: brocas, martelos, chaves-de-fenda, 
lâminas de serra, etc.;
� materiais com memória de forma: próteses dentárias 
corretoras de mau posicionamento;
� magnetos;
� catalisadores.
METAIS - APLICAÇÕES
ArmadurasArmaduras ((parapara concretoconcreto armadoarmado),), fios,fios, barras,barras, cordoalhas,cordoalhas, perfisperfis
metálicos,metálicos, esquadriasesquadrias dede alumínio,alumínio, estruturaestrutura metálica,metálica, coberturacobertura
metálicametálica......
METAIS – CONSTRUÇÃO CIVIL
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Os metais na tabela periódica
• Geralmente são uma 
combinação de elementos 
metálicos e não-metálicos.
• Geralmente são óxidos, nitretos
e carbetos
• Isolantes de calor e eletricidade
• São mais resistêntes à altas
temperaturas e à ambientes
severos que metais e polímeros
• Com relação às propriedades
mecânicas as cerâmicas são
duras, porém frágeis
• Em geral são leves
• Geralmente apresentam
resistencia a degradação
(grande durabilidade)
CERÂMICOS
ALUMINA
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CERÂMICOS
� Materiais antigos – usados 
desde 4000 a.c –vidros 
decorativos no Egito
� A sílica é o elemento 
principal na composição 
do vidro
� 100% reciclável
� Retornável
� Reutilizável
CERÂMICOS - VIDROS
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CERÂMICOS - VIDROS
Concreto,Concreto, azulejo,azulejo, ladrilhos,ladrilhos, tijolos,tijolos, pisopiso cerâmico,cerâmico, TelhasTelhas dede barrobarro
cozidocozido ouou vidradas,vidradas, ProdutosProdutos artísticosartísticos (vasos(vasos ee outros),outros), LouçasLouças
sanitáriassanitárias......
CERÂMICOS – CONSTRUÇÃO CIVIL
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Cerâmicos são formadas por combinação de metais com os elementos C, N, O, P e S.
Si e Ge são semicondutores mas são usados em cerâmicos de forma equivalente a metais
Os cerâmicos na tabela periódica
• Sintéticos: plásticos e 
borrachas.
• Naturais: borracha, seda 
algodão e lã.
• São constituídos de 
moléculas muito grandes 
(macro-moléculas).
• Tipicamente, esses materiais 
são leves, isolantes elétricos 
e térmicos, flexíveis e 
apresentam baixa resistência 
ao calor.
• Geralmente apresentam 
baixa densidade.
• Matérias-primas: petróleo.
POLÍMEROS
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POLÍMEROS
InstalaçõesInstalações hidráulicashidráulicas prediais,prediais, InstalaçõesInstalações elétrica,elétrica, esquadriasesquadrias dede
PVC,PVC, coberturacobertura dede policarbonato,policarbonato, pisospisos vinílicosvinílicos,, tintastintas ee vernizevernize,,
forroforro dede PVC,PVC, divisórias,divisórias, perfisperfis......
Cerca de 70% do PVC produzido é para ser usado na construção civil, 
principalmente no Brasil
POLÍMEROS – CONSTRUÇÃO CIVIL
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Os polímeros na tabela periódica
Comuns: polietileno, nylon, pvc, policarbonato, poliestireno, silicone
• Materiais compósitos são
constituídos de mais de um tipo
de material insolúveis entre si.
• Os compósitos são “desenhados” 
para apresentarem a combinação
das melhores características de 
cada material constituinte
• Muitos dos recentes
desenvolvimento em materiais
envolvem materiais compósitos
• Um exemplo classico é o 
compósito de matriz polimérica
com fibra de vidro. O material 
compósito apresenta a resistência
da fibra de vidro associado a 
flexibilidade do polímero
• Outro exemplo é o concreto: 
Agregado graúdo+agregado 
miúdo+cimento+água
COMPÓSITOS
Fibra de carbono +resina
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COMPÓSITOS
Compósito de fibra de vidro
COMPÓSITOS
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ConcretoConcreto armado,armado, caixacaixa d’águad’água dede fibrafibra dede vidro,vidro, painéispainéis
dede gessogesso acartonadoacartonado......
COMPÓSITOS – CONSTRUÇÃO CIVIL
Compósitos
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Compósitos
Compósitos
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Compósitos
Compósitos
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Compósitos
Compósitos
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PESOS ESPECÍFICOS
COMPARAÇÃO BÁSICA
METAIS CERÂMICAS POLÍMEROS VIDROS COMPÓSITOS
aço tijolo plástico vidros concreto
80 14-18 21 26 24-25
KN/m3
1 KN/m3 = 100 Kg/m3
� São materiais utilizados em aplicações de tecnologia de
ponta.
� Exemplos destas aplicações incluem: equipamentos
eletrônicos (CD players, DVDs), computadores, sistemas de
fibra óptica, foguetes e mísseis militares, detectores,
lasers, displays de cristal líquido, indústria aeroespacial,
etc.
� Estes materiais são geralmente materiais tradicionais cujas
propriedades são otimizadas ou materiais novos de alto
desempenho.
MATERIAIS AVANÇADOS
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ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE A 
NECESSIDADE DE MATERIAIS MODERNOS
� Materiais que apresentem:
- Alto desempenho
- Baixo peso e alta resistência
- Resistência à altas temperaturas
- Desenvolvimento de materiais que sejam menos
danosos ao meio ambiente e mais fáceis de serem
reciclados ou regenerados