Unidade 1 - Introdução eng. materiais.

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Unidade 1 Unidade 1 –– INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Engenharia dos Engenharia dos 
MateriaisMateriais
O que é Engenharia dos Materiais?
Ramo da engenharia em que
os conhecimentos de fisica e
química são, sobretudo, utilizados
no estudo, planejamento, produçãono estudo, planejamento, produção
de materiais (tradicionais ou
avançados) para as mais diversas
aplicações.
Estudar a estrutura, as propriedades, as
aplicações, o processamento e o desempenho
de materiais novos ou já existentes, nas áreas
de metais, polímeros, cerâmicos ou
compósitos.
Fibra de 
Vidro
Madeira Concreto
Muitos engenheiros (civis, mecânicos,
químicos ou elétricos) irão uma vez ou outra
ficar expostos a um problema de projeto que
envolva materiais.
Ex:
- a superestrutura de uma ponte,
- uma engrenagem de transmissão, 
- um componente de
uma refinaria de
petróleo,
- um chip de circuito integrado. 
COMO ESCOLHER ??
Qual o melhor material?
• Vidro
• Cerâmica
• Plástico
• Madeira Depende
• Custo
• Tempo de vida ou Durabilidade
• Aparência
• Finalidade: Natureza do líquido
(ex: copo de metal e papel não
• Madeira
• Metal
• Papel
Depende (ex: copo de metal e papel não
pode ser usado para café, suco
de laranja não pode ser
armazenado numa taça antiga
porque remove o Pb da liga)
Vidro
Metal
Polímeros
Novas Idéias Projeto Seleção de Materiais
Novos Materiais Materiais existentes
Engenharia de Materiais e as novas tecnologiasEngenharia de Materiais e as novas tecnologias
Manufatura
Aplicações finais
• ESTRUTURA SUB-ATÔMICA: envolve elétrons no
interior dos átomos individuais e as interações com
seus núcleos;
• ESTRUTURA ATÔMICA: engloba a organização
dos átomos ou moléculas em relação uns aos
outros;
• ESTRUTURA MICROSCÓPICA: contém grandes
grupos de átomos normalmente conglomerados;
• ESTRUTURA MACROSCÓPICA: pode ser vista a
olho nu.
Ex: Alumina porosa e não-porosa
50 µm
Poros
50 µm
A presença de poros causa espalhamento de luz 
e o material se torna opaco.
50 µm 50 µm
A eliminação dos poros através da adição de 
0,1 % de MgO gera um material translúcido.
Lâmpada de vapor de sódio.
O gás em alta temperatura
(1000ºC) é guardado dentro de
um cilindro translúcido de
alumina.
• Propriedades mecânicas - resposta a um esforço mecânico: resistência
• Propriedades elétricas e magnéticas - resposta a um campo elétrico ou
magnético: condutividade
• Propriedades térmicas - relacionadas com a transmissão de calor e
capacidade calorífica dos materiais.capacidade calorífica dos materiais.
• Propriedades ópticas - dizem respeito à absorção, transmissão e deflexão
da luz
• Estabilidade química - relacionada com o ambiente de trabalho:
resistência à corrosão
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
� Os materiais sólidos têm sido convenientemente agrupados em
três classificações básicas:
metais, cerâmicos e polímeros
• Baseado principalmente na composição química e estrutura
atômica, e a maioria dos materiais se encaixa em um outro grupo
distinto, embora existam alguns materiais intermediários.distinto, embora existam alguns materiais intermediários.
compósitos, semicondutores e biomateriais
Outros grupos de materiais importantes na engenharia:
•Possuem um número grande de elétrons não localizados, isto é, estes elétrons
não estão ligados a qualquer átomo em particular.
• são bons condutores de eletricidade e calor.
• não são transparentes à luz visível.
METAIS
Materiais metálicos: São normalmente combinações de elementos
metálicos.
• a superfície metálica polida possui uma aparência lustrosa.
• são muito resistentes, e ainda assim deformáveis.
Ex: aço estrutural, molas, grampos
Os metais na tabela periódica
• compostos formados entre os elementos metálicos e não metálicos.
CERÂMICOS
• são óxidos, nitretos e carbetos.
•compostos por minerais argilosos, cimento e vidro.
• isolantes à passagem de eletricidade e calor.
• mais resistentes a altas temperaturas e ambientes abrasivos do que os metais
e polímeros.e polímeros.
• comportamento mecânico: são duros, muito quebradiços.
ALUMINA
As cerâmicas na tabela periódica 
Cerâmicas são formadas por combinação de metais 
(quadrados mais claros) com os elementos C, N, O, P e S. 
Si e Ge são semicondutores mas são usados em cerâmicas de forma equivalente a 
metais
• materiais comuns de plásticos e borracha.
POLÍMEROSPOLÍMEROS
•compostos orgânicos que têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio
e em outros elementos não-metálicos.
• possuem estruturas moleculares muito grandes.
• têm baixas densidades e podem ser extremamente• têm baixas densidades e podem ser extremamente
flexíveis.
Os polímeros na tabela periódica
• mistura ou combinação de dois ou mais micro ou macro constituintes que
diferem na forma e na composição química e que, na sua essência, são insolúveis
uns nos outros.
COMPÓSITOS
• é projetado para mostrar uma combinação das melhores características de cada
um dos materiais que o compõe.
• a fibra de vidro é um exemplo familiar, no qual fibras de vidro são incorporadas
no interior de um material polimérico.
• possuem propriedades elétricas que são intermediárias entre aquelas
apresentadas pelos condutores elétricos e pelos isolantes.
SEMICONDUTORES 
• têm características elétricas extremamente sensíveis à presença de
minúsculas concentrações de átomos de impurezas, concentrações que
podem ser controladas ao longo de regiões espaciais muito pequenas.
• tornaram possível o advento dos circuitos integrados.
Os semicondutores na tabela
periódica
BIOMATERIAIS
• empregados em componentes implantados no interior do corpo humano para
a substituição de partes do corpo doentes ou danificados.
• não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os
tecidos do corpo.
MATERIAIS MODERNOS
– São materiais utilizados em aplicações de tecnologia de
ponta, ou seja, são materiais utilizados para a fabricação de
dispositivos ou componentes que funcionam ou operam
usando princípios sofiscados.
– Ex.: equipamentos eletrônicos (VCRs, CD players, DVDs),– Ex.: equipamentos eletrônicos (VCRs, CD players, DVDs),
computadores, sistemas de fibra ótica, 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.
NECESSIDADE DE MATERIAIS MODERNOS
⌦ Alto desempenho
⌦ Baixo peso e alta resistência
⌦ Resistência à altas temperaturas⌦ Resistência à altas temperaturas
⌦ Desenvolvimento de materiais que sejam
menos danosos ao meio ambiente e mais
fáceis de serem reciclados ou regenerados