AVA 3 - Ciência dos Materiais

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 Classifique os materiais segundo os seguintes critérios: 
a) Aplicação na engenharia de materiais, quanto à natureza; 
b) Grau de desenvolvimento tecnológico; 
c) Morfologia; 
Segundo o dicionário, um dos significados para material é o que compõe a substância 
de uma coisa. Devido às propriedades dessa substância é possível utilizar esses materiais em 
dispositivos, máquinas, produtos, estruturas, ou até mesmo em seres vivos. A maioria dos 
materiais disponíveis são divididos em quatro categorias principais: metais, cerâmicos, 
polímeros e compostos. 
Materiais Metálicos 
Compreendem os metais e também suas ligas. É a combinação de elementos metálicos 
ou não metálicos, como o carbono, nitrogênio e oxigênio que podem estar contido nesse tipo 
de materiais. Muitas propriedades estão relacionadas ao metal devido ao grande número de 
elétrons livres, isso lhe confere uma grande mobilidade eletrônica das ligações metálicas. 
Com isso, o metal geralmente possui alta condutividade térmica e elétrica, além de terem 
também elevada resistência mecânica (quando submetido a baixas temperaturas podem perder 
a resistência mecânica ao ser aquecido), rigidez, boa ductilidade (dureza), conformabilidade 
(facilidade com que o material pode ser dobrado, prensado, estampado ou forjado sem 
prejuízos à sua integridade física) e resistência ao impacto. As estruturas cristalinas dos 
metais são simples e normalmente são: cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada e 
hexagonal compacta, além de usualmente possuírem alto empacotamento atômico. 
Segundo ao grau de desenvolvimento tecnológico podem ser classificados como 
materiais desenvolvidos empiricamente, que são materiais coletados e trabalhados, como por 
exemplo, o ouro e bronze, ou desenvolvidos com auxílio qualitativo de conhecimentos 
científicos, as considerações científicas orientam seu descobrimento, como por exemplo, as 
ligas de titânio e alumínio. 
Quanto à morfologia existem metais monoestruturados, único conjunto de 
propriedades, como o ouro, recobrimentos, propriedades de superfície diferentes de 
propriedades de corpo, como eixos de aços temperados superficialmente e composição 
aleatória, reforço por segunda fase, como aços recobertos com TI e grafite. 
Materiais Cerâmicos 
Compreendem as cerâmicas propriamente ditas, os vidros e os cimentos. Compostos 
por elementos metálicos ou não metálicos, óxidos, nitretos e carbonetos. Possui em sua maior 
parte ligações de caráter misto, iônico-covalente. Devido a isso possui propriedades como 
baixa condutividade elétrica e térmica, sendo utilizados algumas vezes como isolantes, duros, 
frágeis e quebradiços, além de possuir alta resistência química e a altas temperaturas. Muitas 
cerâmicas sob condições normais de solidificação, apresentam estruturas cristalinas, ou seja, 
os átomos encontram-se de ordenados. Porém também podem ser encontradas com estruturas 
complexas e não cristalinas (sob esse tipo de estrutura são opticamente transparentes enquanto 
cristalinos não), ou uma mistura das duas estruturas. 
Quanto ao grau de desenvolvimento tecnológico pode ser classificado como um 
material empírico, arranjado pelo homem desde muitos anos atrás. Segundo a morfologia são 
monoestruturados, como por exemplo, a argila vermelha. 
Materiais Poliméricos 
São os plásticos. Os polímeros podem ser orgânicos e inorgânicos, porém à engenharia 
interessa a classe dos orgânicos. Podem ser compostos por macromoléculas orgânicas e por 
carbono, hidrogênio, oxigênio e outros elementos, tais como nitrogênio, enxofre e cloro. 
Apresentam ligações covalentes. Possui diversas propriedades, podendo variar de polímero 
para polímero, geralmente são leves, flexíveis e apresentam boa resistência à corrosão e baixa 
resistência mecânica e ao calor. Sob condições normais de solidificação alguns polímeros 
exibem estruturas complexas cristalinas. Porém também podem ser encontradas com 
estruturas complexas e não cristalinas (sob esse tipo de estrutura são opticamente 
transparentes enquanto cristalinos não), ou uma mistura das duas estruturas. Devido a essa 
estrutura interna sua capacidade de conduzir eletricidade e calor é extremamente precária, 
com isso são constantemente usados como isolantes elétricos e térmicos. 
Segundo o grau de desenvolvimento tecnológico pode ser classificado como natural, 
utilizados como se encontram na natureza, como por exemplo, o látex, e científico, onde 
podemos citar o PVC. Quanto à morfologia pode ser classificada como material gradiente, são 
produtos com multicamadas com propriedades diferentes, como por exemplo, os compósitos 
de borracha. 
Materiais Compósitos 
São formados por dois ou mais materiais com o objetivo de combinar diferentes 
propriedades, tem a finalidade de unir características desejáveis de dois ou mais materiais. 
Compostos por dois ou mais constituintes diferentes, geralmente uma matriz, como 
um metal, e o reforço, como uma fibra orgânica. Normalmente, os componentes não se 
dissolvem um no outro e podem ser identificados por uma interface entre os mesmos, bem 
definida. Sua classificação mais geral é feita em três categorias: compósitos particulados, 
compósitos de fibras descontínuas e compósitos de fibras contínuas. 
Quanto ao grau de desenvolvimento tecnológico pode ser classificado como científico 
e projetado, alto grau de complexidade. Segundo a morfologia pode ser aleatório. 
 
 Segundo a aplicação na engenharia de materiais, como se 
inter-relacionam estrutura, propriedades, processamento e desempenho 
em um material? 
Inter-relacionam a partir do tetraedro dos materiais, que é formado por propriedades, 
processamento, estrutura e desempenho. As propriedades dependem da estrutura, que pode ser 
cristalina ou não cristalina, que depende do processamento e dependendo do processamento o 
desempenho muda a utilização do material. As propriedades têm origem em sua estrutura 
interna, que estão ligados a átomos, cristais, moléculas e microestruturas. Inúmeros 
processamentos alteram as estruturas internas, gerando desse modo materiais com diferentes 
propriedades. Quando se escolhe um processamento é necessário saber o desempenho e o 
custo de produção, além da característica final do produto. O desempenho de um material 
depende da resposta do mesmo quando exigido em condições reais, desse modo é possível 
corrigir possíveis falhas. 
 
 Ao examinar rigorosamente uma lâmpada incandescente, 
quantos tipos de materiais você poderia identificar? Quais as 
características térmicas, óticas e elétricas requeridas em cada um deles? 
 
O vidro é utilizado, pois por ser uma cerâmica apresenta resistência a altas 
temperaturas. O molibdênio é um composto cerâmico indicados com uma combinação de um 
ou mais elementos metálicos, é utilizado, pois aumenta a resistência da liga metálica. O 
tungstênio também é um composto cerâmico indicados com uma combinação de um ou mais 
elementos metálicos, é utilizado, pois o vácuo dentro da lâmpada impede sua oxidação. 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia: 
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