1_Introducao_a_Ciencia_dos_Materias

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Materiais de Construção em Engenharia
Rodrigo Arbey Muñoz Meneses
FGA-UnB
I-2014
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Aulas Teóricas e práticas 
 
Classificação dos materiais e estruturas cristalinas; 
Defeitos em sólidos cristalinos – metais e ligas; 
Propriedades mecânicas e mecanismos de fratura, fadiga e fluência; 
Diagramas de equilíbrio e transformações de fase; 
Tratamentos térmicos – microestrutura e propriedades; 
Estrutura e propriedades de cerâmicas de alto desempenho; 
Estrutura e propriedades de plásticos de engenharia; 
Estrutura e propriedades de compósitos; 
Seleção de materiais para engenharia. 
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Serão realizadas
 3 provas
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Serão realizadas 3 provas (P1, em 16/04/2014 ; P2, em 21/05/2014 ; P3 em 02/07/2014), com duração de 2 horas. IMPORTANTE: O dia da prova o estudante entregará uma (1) folha de resumo MANUSCRITA, A4 (frente e verso), individual. Os resumos valem até o 1 ponto da prova (sob hipótese nenhuma o resumo será de consulta). A ênfase das provas será sobre a compreensão dos conceitos apresentados nas aulas teóricas, e à aplicação destes em situações práticas. Provas redigidas a lápis serão revisadas MAS não tem direito a reclamações. 
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Aulas de laboratório
Horário de consulta: Segunda e quarta de 14:00-16:00 (Sala 25)
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Aulas praticas (grupos de 10 pessoas)
Será disponibilizado o laboratório de caracterização de materiais para os realização dos seguintes ensaios:
02/04/2014 Laboratório: Ensaio de tração
07/04/2014 Laboratório: Ensaio de tração
14/05/2014 Laboratório: Metalografía
19/05/2014 Laboratório: Metalografía
02/06/2014 Laboratório: Microdureza
04/06/2014 Laboratório: Microdureza
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Estes ensaios se realizaram nas horas habituais de aula, com duração de máximo 40 minutos por grupo. Cada grupo deve separar seu turno para evitar confusões.
Será disponibilizado o roteiro referente a cada prática, o qual os integrantes do grupo devem ler e entender com anterioridade à pratica. 
Cabe resaltar que a presença no laboratório é OBRIGATÓRIA para aprovação do curso
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Segunda Atividade em Grupo 
Presença obrigatória p/ aprovação no curso.
A segunda atividade em grupo será realizada em grupos de 5 alunos, os quais farão uma apresentação sobre UM tema particular de interesse (ver tópicos a serem abordados). Cada grupo apresentará uma aplicação pratica do tema escolhido. Idealmente, os grupos deverão entrar em contato com grupos de pesquisa da UnB que trabalhem estes temas. As apresentações serão de 20 minutos logo após da aula teórica (máximo duas apresentações por aula). Os tópicos escolhidos deverão ser entregues hoje ao terminar a aula. As ordens das apresentações estão disponibilizadas no cronograma de atividades.
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Tópicos a serem abordados
Difração de raios X -DRX (x1) (Ocupado)
Microscopia eletrônica de varredura -MEV (ocupadox1)
Microscopia eletrônica de transmissão -MET (ocupadox1)
Dureza e microdureza (Ocupadox1)
Determinação do Tamanho de Grão (Ocupadox1 X1)
Fratura por Impacto (ocupadox1)
Fratura por Fadiga (ocupadox1)
Ensaio Jominy da extremidade temperada (ocupadox1)
Mat. Cerâmicos aplicados a componentes automotivos (ocupadox1)
Mat. Cerâmicos aplicados componentes aeroespaciais (Ocupadox1)
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Aplicação dos plásticos em Engenharia (Ocupadox1 x2)
Substituição de metais por materiais compósitos (Ocupadox1 x2)
Ligas de Alumínio aplicadas a componentes aeronáuticos (x2)
Aplicações em Engenharia das ligas NiTi(x2)
Tópicos a serem abordados 
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NOTA MÍNIMA PARA APROVAÇÃO DO CURSO 5,0
PROVAS ESCRITAS ( P ): 85% (P1; P2; P3)
TRABALHOS EM GRUPO: (Lab; Exp)15%
TOTAL NOTA FINAL: 100%
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IMPORTANTE
Para ser aprovado na disciplina, o aluno deverá ter menção final igual ou superior a MM (5,0 = MM). Caso o aluno não obtenha menção suficiente para ser aprovado será realizada uma prova de recuperação na qual o aluno precisará obter uma nota acima de 7,0 para passar, independentemente se precise de menos ou não.
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Bibliografia recomendada
Calister Jr., W.D., Ciência e Engenharia de Materiais- Uma Introdução. Rio de Janeiro, LTC Editora S A, 2000.
Van Vlak, L.H., Principio de Ciência e Tecnologia dos Materiais, Ed. Campus, 1984.
Chiaverini, V., Aços e Ferros Fundidos, São Paulo, ABM- Associação Brasileira de Metais, 1988.
Souza, S.A., Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos, São Paulo, Edgard Blucher, 1982.
Garcia, A. Spim, J.A., Santos, C.A., Ensaios dos Materiais, Ed. Unicamp, 2000. 
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Responder em pares:
O que é um cristal, de um exemplo.
O que é um material amorfo, de um exemplo 
O que é uma estrutura cristalina
O que é defeito.
Os defeitos são bons, ruins, porque?
Para que são utilizados os defeitos nos materiais...
Eu posso manipular as propriedades dos materiais? Caso Sim, como eu faria? Caso não, porque?
 
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Fórum
E depois da formatura? Expectativas sobre o mercado de trabalho para engenharia.
Local: Auditório
10:30
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Será uma disciplina nova?
Ciência dos Materiais 
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O homem transforma segundo as suas necessidades
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O que são materiais?
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O que são materiais?
São substâncias que possuem propriedades úteis para o desenvolvimento de estruturas, máquinas, dispositivos ou produtos consumíveis;
Os materiais estão em toda parte
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Ciência e Engenharia dos Materiais
A Ciência dos Materiais compreende a investigação das relações existentes entre as estruturas e as propriedades dos materiais;
A partir das correlações estrutura-propriedade a Engenharia dos Materiais e outras engenharias por sua vez compreende o projeto ou engenharia da estrutura para se obter um material com propriedades predeterminadas;
Estrutura: está geralmente associada ao arranjo dos componentes do material, seja em nível atômico, (elétrons, átomos, moléculas), microscópico (grandes grupos de átomos) ou macroscópico (elementos estruturais);
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Propriedade: representa uma peculiaridade do material associada ao tipo e intensidade da resposta a um estímulo específico a ele imposto;
Todos os materiais respondem igual a um mesmo estimulo??
Um material da mesma composição responde igual a um estimulo??
Para uma aplicação especifica, todos os materiais envolvidos são do mesmo tipo??
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As propriedades mais importantes dos materiais sólidos podem ser agrupadas em 6 categorias: mecânica, elétrica, térmica, magnética, ótica e deteriorativa.
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Os quatro componentes da disciplina
 Processamento
 
 Estrutura
 
 Propriedades
 Desempenho
Oxido de alumínio
Os materiais são manipuláveis??
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lâmpadas de vapor de sódio
A monocromia das lâmpadas de vapor de sódio faz delas uma boa escolha para situações em que a poluição luminosa seja uma restrição. É por essa razão que este tipo de lâmpadas é utilizado nas imediações de observatórios astronómicos e em áreas onde se pretenda reduzir interferência da iluminação exterior com a fauna noturna.
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Exemplo Prático
 Processo de fabricação Co29Cr6Mo
 Sinterização Fundição
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Radiografias da série pessoal do Autor mostrando o quadril Normal (A), com Artrose (B) e do quadril do mesmo paciente mostrado após cirurgia
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Articulação do joelho
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Metais
Cerâmicos
Polímeros
Compósitos
Semicondutores
Biomateriais
 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Ligação química e 
estrutura atômica 
Aplicação
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 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
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 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
 METAIS: são normalmente combinações de elementos metálicos. Possuem grande
número de elétrons não-localizados, ou seja, não estão ligados a qualquer átomo em particular. 
 Propriedades:
 Condutores de eletricidade e calor;
 Não transparentes à luz visível;
Têm aparência lustrosa quando polidos;
 Geralmente são resistentes e deformáveis;
 São muito utilizados para aplicações estruturais.
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 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
 CERÂMICOS: compostos entre os elementos metálicos e não-metálicos; são freqüentemente óxidos, nitretos e carbetos. 
 Propriedades:
 Isolantes de eletricidade e calor;
 Resistentes à alta temperatura e ambientes abrasivos ( mais que metais e polímeros);
 Duros, porém muito quebradiços.
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 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
POLÍMEROS: compreendem os materiais comuns de plástico e borracha. Muitos deles são compostos orgânicos que tem sua química baseada no carbono, no hidrogênio e em outros elementos não-metálicos; além disso, possuem estruturas moleculares muito grandes.
Propriedades:
 Alta flexibilidade;
 Baixa densidade.
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4. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
COMPÓSITOS: 
são constituídos de mais de um tipo de material insolúveis entre si;
são “desenhados” para apresentarem a combinação das melhores características de cada material constituinte;
muitos dos recentes desenvolvimentos em materiais envolvem materiais compósitos;
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4. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
SEMICONDUTORES:
apresentam propriedades elétricas que são intermediárias entre metais e isolantes;
as características elétricas são extremamente sensíveis à presença de pequenas quantidades de impurezas, cuja concentração pode ser controlada em pequenas regiões do material;
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4. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
BIOMATERIAIS: 
são empregados em componentes para implantes de partes em seres humanos;
esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano (isto é, não deve causar rejeição);
metais, cerâmicos, compósitos e polímeros podem ser usados como biomateriais.
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A estrutura depende de como ele é processado, e o desempenho será uma função das suas propriedades
É importante pro projeto, utilização e produção dos materiais
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Falar dos carbetos
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