CTM P2 2013.2

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Tu\ o, A 0,",50 RVI~
1) (2,5) Considere o diagrama de fases abaixo em que as diversas regiões foram numeradas.
400
G 300
o
ro•...
::l.•....
200 ..ro•...
Q)c.
E
~ 100
O
Pb CoI 10 Cc.t 20 30
Co
3 L
231.96810
40 SO CI.. 60 70
a. (0,6) Preencha a tabela abaixo associando os números das regiões com a(s) fase(s) presente(s).
Região Fase(s) o- jOO C Cc.
c O(. - j.
80
Composição (p% Sn)
\,0
4 '-' "do\;; 4- JC>I- C~ - Co_ :: ~ - 020
5 j"-Cç3 - CoL
Cc-C",- 55--\'i! 6 E,9 (/
b. (1,0) Considere a liga com 80p% Pb - 20p% Sn. Calcule a composição química e a fração das fases
a 200°C e a 100°C. Marque os pontos pertinentes no gráfico, realize todos os cálculos e registre
seus resultados na tabela abaixo. Use a página a seguir para registrar seu raciocínio. 'roe.Je-\-I':O..
Temperatura
Composição Química
Fração de Fases
de Fases
200°C (/
ç:l (-\~l S'r'l +<6'<.}Pb ~LJ'I, /'
/
t/ l (551 Sr, + 45 'IP'b') ç;1 V
V
(75'/ Sf"\.I. Q5'1 ?oJ 2-\. V1000C V
(/
Vy 0""'/ - ~~l?'c -\~ . t/
w~ . G - -
c~ r
\O JQ\OY"" ~~\'<\O ÓE:.s~u'b\\')doA
I o..._~em~y-o.~v'lo...d~ ~ ~ç~-\ o
~ 01.1 O- e",~"",\vro.
àe. C\h ..n-nbO v-o e.s n
-e, O d.e e.s ~QYl\-o 10 C
\ ~ = -
B
~0,9) Quais são os valores máximos de solubilidade de estanho no chumbo e de chumbo no estanho
e a que temperatura estes valores são atingidos? Justifique sua resposta baseado no diagrama de
fases.
.50.2 <:> --
------------------
'-s
2) (1,5) 2,5kg de austenita contendo O,65%C em peso, foram resfriados até uma temperatura logo abaixo
de 727°C. Responda:
a. (0,5) Qual é a fase pró-éutetóide que se forma?
b. (0,5) Quantos kilos de ferrita e cementita se formam?
c. (0,5) Quantos kilosde perlita e da fase pró-eutetóide se formam?
08S: TODOS OS CÁLCULOS DEVERÃO SER DISCRIMINADOS. NÃO SERÃO ACEITAS RESPOSTAS SEM A FINAL/ZAÇÃO
DO CÁLCULO. O VALOR 0,022 PODE SER APROXIMADO PARA ZERO.
Composítíon(at%ci
16000~ ~5~ __ ~ __ ~10~ ~15~ ~2~0 ~ __ ~2.5
153S'C
L1400
1200 ------
'Y. Austenite 4.30
727"C
t-
IL-I 2500
- 1500
Cemenlite(Feifl 1000
4OO0~~~~------~------~3------~4~----~------~--~6~.70
(Fe) 0, <;; '5 Composltion(wt'4C)
~\ 0..) COT'rQ \poe\J e '::5, e o., os
-oc; =
G", - O I 00202.
Crne
------
c
,
ro
O..j
4
, -
)
c Oy
3) (1,5) Abaixo estão as micrografias de dois aços (A e B), sendo que um deles contém 0,1% e o outro
0,8% de carbono em peso. Com base no diagrama de fases da questão acima, associe as micrografias
com as composições e identifique as fases (ou suas combinações) presentes. Indique as fases nas
figuras. JUSTIFIQUE SUAS RESPOSTAS.
A B
're "-'00
6J'~~+ÓI
'Se
c
"Jó,
'""r
0-+
')...; €.n\ (Ã
e:; r') CO'rf"\
,
e-
lr~ 1
c:+ \=e3C ( t>E''r\ A·o) ~ rrDS
Q..er-r,to.... CoR"r( er~I\Q
:.' «-0.0 GS\6 QS6OC\ ~ n.. '" \cro ~'rO ~ Q,
0..0
8.
5
4) (1,2) Um compósito foi fabricado com uma fração volumétrica de 0,50 de fibras de carbono (E = 400
GPa) alinhadas unidirecionalmente em uma matriz epóxi (E = 5 GPa). Esse compósito tem uma seção
transversal circular de 10 rnm" e está submetido a uma tensão de 81 MPa na direção das fibras.
a. (0,4) Calcule a carga à qual o compósito está submetido;
b. (0,8) Calcule a razão entre as cargas suportadas pelas fibras e pela matriz;
~::0,5
\j'\\l-05
}
Ac= -\D')( 0-<5 'rn =
6c s: <6-\ '< O ç, ?o-.
'\=c ~ ~ . fJc
\=c:: ~ v ~ • ~O)( \ef"'k
~~~O~ V
- LJcox?6a." W
~ '>< \Ú a. f er:"5
- YOO :: ~
5
::
6
(1,0) A figura abaixo mostra parte do gráfico da variação do módulo de elasticidade em função da
fração volumétrica de fibras para um compósito. Sabendo que o módulo de elasticidade do compósito,
calculado usando a condição de isodeformação, vale 100 GPa, qual foi a matriz usada nesse
compósito (dentre as listadas na tabela)?
Explicite seus cálculos - respostas sem cálculos não serão consideradas.
$0 e 0"(- c\..-c = :.J() ~ .JO'Ã,. Po- ~ -
r- [,'- c. t+- J = 06
E --- tcnO/H ~~~ O/i-
00 = ~ + 0,(;1;;.
= G.r<"\~f
046f, -+ O/b
LI
- I):J... -+- O Ç;E~
a,7 - ') ç,r;C.
::::
~ )(\j", -+- ~ ,,\Jf
br /f.r:; Esr/6rr.
Matriz E(Gpa)
Borracha 0,5
Polipropileno 2,5
Epóxi 5,0
Magnésio 25,0
0,6 0.8
v,
00 - ~O + O b['.ç
C1O = O, ç;, rz.r
E.r -= ~o 7
6) (0,5) Para semicondutor Si dopado com 100 ppb (ou 1015 at/crrr') de um dopante pentavalente:
a =
» p
p > n
d. NRA I J
7) (0,5) Num semicondutor intrínseco:
a. Não existem buracos
. Não existem elétrons livres
<ê) Existe o mesmo número de elétrons livres e buracos
d. Não existem nem elétrons livres, nem buracos.
8) (0,5) A dopagem que provoca um nível aceitador no semicondutor Si é formada adicionando-se
dopantes com a valência: -J
C\
rv: 'Í o~ e\ é ~'r0 p-e<5en\-e'
e, ce€YQ.'r ~~) Cô,vro m.A
9) (0,8) Das afirmações abaixo apenas uma é falsa. Escolha a afirmação falsa e explique porque ela é
incorreta.
@ A banda de valência é definida como a última banda completamente preenchida por elétrons, à
temperatura do zero absoluto, e a banda de condução é a próxima banda parcialmente
preenchida, ou completamente vazia.
b. Um LED é constituído por junção PN que, polarizada diretamente, emite luz devido ao
fenômeno de recombinação dos pares elétrons-buracos na região da junção.
A cor da radiação emitida por um LED depende da energia do gap. Maiores energia de gap
(faixa de 2,8 eV) estão associadas à região do vermelho e menores energia de gap (1,8 eV) à
região do azul.
d. A concentração de elétrons na banda de condução de um material semicondutor depende da
temperatura e da energia do gap do material semicondutor.
RESPOSTA-AFIRMATIVA FALSA A-
Justificativa: \:.o: \ ê ç.I
~\Je. ~?-etde(~ do--S Cord\<c-0~ e. GA p r
bO ""('j0 cr: J~~ ve. FÓe. Ser 'Jo...~Io.CI(;0\0 rAe )) ?OY'CIO\ '1''1' e e
?,eerc \~c ~eiõl\eor-dutO\- CjJ ~o~0\'rr\er-te pr-e rc, i r:cordvb ~ 8
~YQ~ CG'r-re e \e~r\r-n...