Introdução aos Materiais

Prévia do material em texto

Ciência dos Materiais
Prof°: Kelly Gomes
Departamento de Engenharia de Energias Renováveis – DEER
Introdução aos Materiais
Período 2018.1 1
2
I UNIDADE
a) Noções Gerais sobre Materiais 
Tipos, Características, Definições e Aplicações.
Materiais cristalinos e não-cristalinos
b) Estrutura Cristalina
Introdução: Conceito, Tipos (cúbicas e hexagonais, etc).
Polimorfismo (alotropia)
Cálculos de massa específica (parâmetros da célula unitária)
Pontos, planos e direções cristalográficas 
Densidade linear e densidade planar
c) Difração de Raios-X
d) Defeitos Cristalinos
1ª Avaliação (Escrita e sem consulta)
3
Profª. Kelly Gomes
Histórico
Primeiras Idades
• Avanço dos materiais x Habilidades do Homem (necessidades)
• Materiais Limitados -------- Aplicações
(idade da pedra, do bronze, do ferro, etc.)
4
Profª. Kelly Gomes
Histórico
Recente (100 anos)
• Estrutura x Propriedades x Tecnologia x Aplicações
5
Profª. Kelly Gomes
 Relações entre estrutura e propriedade
(desenvolve novos materiais)
6
Profª. Kelly Gomes
 Projeto da estrutura para propriedades especificas
(desenvolve novos produtos ou sistemas ou processamentos)
7
Profª. Kelly Gomes
Métodos de 
fabricação ou 
processos de 
fabricação
Arranjo dos 
componentes 
internos do 
material
Característica
s do material 
em termos da 
sua resposta
Resposta do 
material
Processamento Estrutura Propriedades Desempenho
8
Profª. Kelly Gomes
TRANSLÚCIDO
TRANSPARENTE
OPACO
Monocristal: 
Altamente perfeita, 
o que dá origem a 
sua transparência.
Numerosos
monocristais muito
pequenos, todos
conectados entre si.
Muitos cristais
pequenos
interligados, e 
grande nº de poros.
9
Profª. Kelly Gomes
Tratamentos 
Térmicos
Lentos Rápidos
• Recozimento
• Normalização
• Têmpera + 
Revenido
• TTT
10
Profª. Kelly Gomes
11
Profª. Kelly Gomes
X
12
Profª. Kelly Gomes
Propriedades dos Materiais
13
Profª. Kelly Gomes
 Mecânica
 Elétrica
 Térmica
 Magnética
 Ópticas
 Desempenho
Propriedades Mecânicas
14
Profª. Kelly Gomes
Resposta do material quando uma carga ou força é aplicada sobre ele.
Exemplos: 
Resistência a Tração, 
Resistência a Compressão, 
Módulo de Elasticidade, etc.
Propriedades Térmicas
15
Profª. Kelly Gomes
Resposta do material quando submetido à estímulo térmico.
Exemplos: 
Conditvidade Térmica, 
Capacidade Calorifíca, 
Calor Especifico, etc.
Propriedades Elétricas
16
Profª. Kelly Gomes
Resposta do material quando submetido à estímulo elétrico (campo 
elétrico).
Exemplos: 
Condutividade elétrica, 
Resistividade elétrica, etc.
Propriedades Ópticas
17
Profª. Kelly Gomes
Resposta do material quando submetido à radiação eletromagnética
ou luminosa. 
Exemplos: 
% Absorção, Ìndice de refração, etc.
Propriedades Magnéticas
18
Profª. Kelly Gomes
Resposta do material quando submetido à aplicação de um campo 
magnético. 
Exemplos: 
Ferromagnetismo, 
Diamagnetismo, etc.
Degradação dos Materiais
19
Profª. Kelly Gomes
Durabilidade do material em função de sua reatividade química, ou
seja, comportamento degradativo dos materiais em função do meio
onde se aplicam.
Exemplos:
Corrosão dos metais, Degradação das cerâmicas, etc.
Classificação dos Materiais
20
Profª. Kelly Gomes
METAIS
21
Profª. Kelly Gomes
• Composto por elementos metálicos;
• Átomos ordenados;
• São densos;
• Apresentam elevadas rigidez, resistência 
e ductilidade;
• Bons condutores de calor e eletricidade.
CERÂMICAS
22
Profª. Kelly Gomes
• Compostos formados por elementos 
metálicos e não-metálicos;
• São rígidos e resistentes;
• São duros e frágeis;
• Bons isolantes de calor e eletricidade;
• Resistentes à altas temperaturas.
POLÍMEROS
23
Profª. Kelly Gomes
• Plásticos e as borrachas;
• Maioria é baseada no
Carbono e no Hidrogênio;
• Possuem longas cadeias
moleculares;
• Extremamente dúcteis e
flexíveis;
• Pouco resistente à altas
temperaturas.
COMPÓSITOS
24
Profª. Kelly Gomes
• Combinação de quaisquer tipos de materiais;
• Complementariedade de propriedades;
• PRFV e Concreto armado são bons exemplos.
SEMICONDUTORES
25
Profª. Kelly Gomes
• Propriedades elétricas que são intermediárias entre metais e isolantes
• Sensíveis à presença de pequenas quantidades de impurezas
• Ex.: Si, Ge, GaAs, InSb, GaN, CdTe
BIOMATERIAIS
26
Profª. Kelly Gomes
• Empregados em componentes para implantes;
• Compatíveis com o tecido humano;
• Ex.: Metais, Cerâmicos e Polímeros.
BIOMATERIAIS
27
Profª. Kelly Gomes
Filme de PVP (Polivinilpirrolidona)
Utilizado sobre queimaduras
MATERIAIS AVANÇADOS
28
Profª. Kelly Gomes
• Utilizados em aplicações de tecnologia de ponta
• Materiais tradicionais otimizados ou novos de alto desempenho
MATERIAIS INTELIGENTES
29
Profª. Kelly Gomes
• Capacidade de responder, de uma maneira reversiva e controlada
• Ex.: sensores de odores; os músculos artificiais; sensores de calor;
Ligas com memoraria de forma, etc
NANOMATERIAIS
30
Profª. Kelly Gomes
Figura: À Esq.: Nanobastões de ZnO em solução aquosa. Á Dir.: Nanotubos de Carbono.
• Materiais em escalas nanométricas
• Diversas Aplicações: Confinamento quântico; Lasers;
Nanomedicina (nanorobots); Filmes finos
NANOMATERIAIS
31
Profª. Kelly Gomes
MATERIAIS E SUA ESTRUTURA
32
Profª. Kelly Gomes
• Composto pelas células unitárias que forma sua estrutura cristalina.
MATERIAIS E SUA ESTRUTURA
33
Profª. Kelly Gomes
Quanto a organização da EC na Rede Cristalina
Material Cristalino Material Amorfo
PROPRIEDADES x PROJETOS
34
Profª. Kelly Gomes
PROPRIEDADES
Propriedades 
mecânicas gerais
Propriedades gerais 
não-mecânicas
Propriedades de 
superfície
Preço e 
disponibilidade
Propriedades de 
produção – facilidade 
de fabricação, união 
e acabamento
Propriedades 
estéticas – aparência, 
textura, sensação 
táctil
PROJETO
RESUMO
35
Profª. Kelly Gomes
• Ciência dos Materiais x Engenharia dos Materiais
• Como modificar os materiais
• Propriedades dos Materiais
• Classificação dos Materiais (Tipos e Aplicações)
• Materiais e sua Estrutura
• Projetos
EXERCÍCIOS
36
Profª. Kelly Gomes
1) O que você entende por Ciência dos Materiais?
2) O que a Engenharia de Materiais e a Ciência dos Materiais
estudam?
3) Quais são as categorias básicas dos Materiais? Dê exemplos.
4) Quais são as subcategorias dos Materiais, ou seja, em função da
sua aplicação com se classificam?
5) O que você entende por Materiais Compósitos?
6) O que você entende por estrutura cristalina e material cristalino?
7) O que você entende por Material Cristalino e Material Amorfo?