Unidade 3 - Estrutura dos materiais

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Unidade Unidade 3 3 ––
ESTRUTURA DOS MATERIAISESTRUTURA DOS MATERIAIS
Engenharia dos Engenharia dos 
MateriaisMateriais
ESTRUTURA DOS SÓLIDOS
ESTRUTURA DOS MATERIAISESTRUTURA DOS MATERIAIS
� Materiais são constituídos de átomos
� Sólidos - arranjos estáveis dos átomos
� Metais e ligas metálicas - os átomos são arranjados na� Metais e ligas metálicas - os átomos são arranjados na
forma de cristais compactos (arranjo organizado), sendo
que o arranjo dos átomos define a estrutura
� Materiais plásticos – arranjos de moléculas
� Cerâmicas – arranjos de átomos organizados (cristais) ou
não organizados (amorfos)
Os materiais podem se arranjar, no espaço,
de três maneiras diferentes, formando as
estruturas:
�Cristalina
�Amorfa
�Molecular
a) gás inerte, sem nenhum
ordenamento regular de átomos
(estrutura amorfa);
b) e c) vapor de água e estrutura
do vidro, com ordem em
ARRANJOS ATÔMICOS DE MATERIAIS
do vidro, com ordem em
pequenas distâncias (estruturas
amorfas);
d) metal, com um ordenamento
regular de átomos que se
estende por todo o material
(estrutura cristalina)
(ASKELAND, 1998).
�os átomos são arranjados formando uma rede
espacial - um cristal,
� repetição periódica nas três direções;
�célula unitária de uma estrutura cristalina -
possui todas as características da estrutura do
ESTRUTURA CRISTALINA
possui todas as características da estrutura do
cristal como um todo.
CÉLULA UNITÁRIA : 
é o menor reticulado cristalino
Arranjo cristalino - periódico
tridimensional (7 tipos de células
unitárias)
�Sistema cúbico,
�Sistema hexagonal;�Sistema hexagonal;
�Sistema tetragonal;
�Sistema ortorrômbico;
�Sistema monoclínico;
�Sistema triclínico;
�Sistema romboédrico.
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RETÍCULOS 
DE DE 
BRAVAIS
1. Sistema cúbico
Estrutura cristalina cúbica simples (CS)
Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC)
Exemplo: lítio , sódio , potássio , ferro α , ferro δ
Esquemas da estrutura cristalina cúbica de faces 
centradas (CFC)
Exemplos: cobre, alumínio, prata, ouro, ferro φ
2. Sistema tetragonal
Exemplo: tungstênio bronze,óxido de zircônio
3. Sistema 
ortorrômbico
4. Sistema 
romboédrico
5. Sistema 
hexagonal
Esquemas da estrutura cristalina hexagonal compacta 
(HC)
Exemplo: magnésio, zinco
6. Sistema monoclínico
7. Sistema triclínico
� Os metais se cristalizam basicamente nos
sistemas cúbico e hexagonal, sendo que os mais
importantes são:importantes são:
� o cúbico de corpo centrado (CCC),
� o cúbico de faces centradas (CFC)
� o hexagonal compacto (HC).
CÉLULAS UNITÁRIAS DOS METAIS
Os átomos são arranjados de maneira organizada
apenas em pequena escala, ou em algumas regiões
muito pequenas do sólido, o que não caracteriza um
cristal; o exemplo clássico de um material com
estrutura amorfa é o vidro.
ESTRUTURA AMORFA
Exemplo: cerâmicas e vidros
Conceito de “amorfismo”: diz respeito a uma
estrutura interna “sem forma”. Se aplicado aos
materiais em geral, em suas diversas
configurações atômicas, são amorfos:
– os gases;– os gases;
– os líquidos;
– os sólidos não-cristalinos, como o vidro.
� Estrutura molecular - arranjos de moléculas, sendo então
comum no caso dos materiais plásticos ou polímeros.
ESTRUTURA MOLECULAR
C C
H H
HH
C C
H H
HH
C C C
H H
HH
C C
H H
HH
C
H
H H
H
Monômero
Etileno
Mero Polímero
Polietileno
n
�Linear
�Ramificada
�Reticulada
ESTRUTURAS MOLECULARES
A) Polímeros lineares: unidades mero
são unidas ponta a ponta em cadeias
únicas. Grande quantidade de ligações
de Van der Waals entre as cadeias.
Ex: polietileno, PVC, poliestireno,
polimetilmetacrilato poliamidas (Nylon)
B) Polímeros ramificados: Cadeias de
ramificações laterais encontram-se
conectadas as cadeias principais.
Diminuição da densidade do polímero.
Ex: mesmos acima mas com baixa
densidade.
A B
densidade.
C) Polímeros com ligações cruzadas:
cadeias lineares estão unidas umas as
outras em várias posições através de
ligações covalentes.
Ex: Borrachas vulcanizadas onde as
ligações cruzadas são causadas pelo
aditivo (“S”).
D) Polímeros de rede:Possuem 3 ligações
covalentes ativas formando redes
tridimensionais.
Ex: polímeros termofixos – Baquelite,
Resina epóxi.
C D