CM I Introdução à Ciencia dos Materiais

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Universidade Federal do Cariri – UFCA
Engenharia de Materiais
Juazeiro do Norte/CE
Ciência dos Materiais / 
Engenharia de Materiais
Profa. Laédna Neiva 
Disciplina: Ciência dos Materiais I
Classificação dos Materiais
 Metálicos
 Cerâmicos
 Poliméricos
 Semicondutores
 Compósitos
 Biomateriais
CLASSIFICAÇÃO
TRADICIONAL
Classificação dos Materiais
Classificação Tradicional
Classificação dos Materiais Segundo 
o tipo de Ligação Atômica 
Materiais Metálicos
Materiais Metálicos
 São materiais compostos unicamente por elementos metálicos.
 Apresentam ligações atômicas do tipo metálica.
 São bons condutores de corrente elétrica e de calor.
 São materiais resistentes.
 Apresentam deformação física antes do rompimento.
Metais na Tabela Periódica
Materiais Cerâmicos
 São compostos por elementos metálicos e não-metálicos (óxidos,
carbetos e nitretos).
 Apresentam ligações químicas de caráter misto (iônico / covalente).
Classificação das Cerâmicas
 Cerâmica Tradicional
 Cerâmica Avançada
 Vidros
 Cimentos
Propriedades das Cerâmicas
 Alto ponto de fusão e estabilidade térmica
(refratários).
Propriedades das Cerâmicas
 São duros e frágeis (fraturam sem deformar).
 Podem ser transparentes ou opacos.
Propriedades das Cerâmicas
Propriedades das Cerâmicas
Outras propriedades:
 Semicondutoras
 Catalíticas
 Lubrificantes
 Outras.
Cerâmicas na Tabela Periódica
 Constituídos por Metais e Não-Metais.
Crosta Terrestre 
 De onde vem as matérias-primas cerâmicas?
Espessura da Crosta ≈ 40Km
Composta por rochas sólidas.
Constituída principalmente por O,
Si, Al, Mg e Fe.
Materiais Poliméricos
 São compostos orgânicos (C, H, O, N, F, S, Cl e Si).
Materiais Poliméricos
 Apresentam flexibilidade e facilidade de
conformação.
 Geralmente são pouco resistentes a
temperaturas elevadas.
 Apresentam baixa densidade.
 Apresentam tenacidade.
Materiais Poliméricos
Polímeros na Tabela Periódica
 Constituídos por Não-Metais e Hidrogênio.
Fórmulas de Alguns Polímeros
Silicone
Exemplos de Aplicações de 
Polímeros
Exemplos de Aplicações de 
Polímeros
Caixa d’ água em 
Polietileno
Materiais Compósitos
 São constituídos por dois ou mais materiais.
Materiais Compósitos
 Em geral, são constituídos por duas fases: matriz e
reforço.
Materiais Compósitos
 Reforçados por fibras.
 Exemplos:
Materiais Compósitos
Compósito reforçado por partículas.
 Exemplos:
Materiais Compósitos
Em geral, apresentam duas fases.
Materiais Compósitos
 Aplicações Típicas:
Materiais Compósitos
 Mais Aplicações:
Ciência dos Materiais versus
Engenharia de Materiais
 Ciência e Engenharia de materiais são campos intimamente
interligados e interdisciplinares.
 O desenvolvimento da engenharia de materiais depende da ciência
dos materiais.
Ciência dos Materiais
Ciência dos Materiais
 Definição:
É o ramo da ciência que investiga as relações entre
composição/estrutura e propriedades dos materiais.
Composição dos Materiais
Estrutura dos Materiais
 Definição:
Arranjo dos elementos que constituem a composição do
material em estudo.
Estrutura dos Materiais
 Classificação:
• Estrutura em escala atômica (menor ou igual a 1 nm = 10-9 m).
• Nanoestrutura (em geral, deve ser < 100 nm)
• Microestrutura (1 μm < dimensão < 1 mm)
• Macroestrutura (em geral ≥ 1 mm)
Variam desde dimensões sub-atômicas até dimensões que podem 
ser vistas a olho nu.
Propriedades dos Materiais
 Definição:
Resposta a um estímulo externo que é imposto ao
material.
Ciência dos Materiais
COMPOSIÇÃO
ESTRUTURA
PROPRIEDADES
Definição:
É a área da atividade humana responsável por projetar,
desenvolver ou aperfeiçoar técnicas de processamento
de materiais (= técnicas de fabricação) com base nas
relações entre composição/estrutura e propriedades.
Definição da Eng. de Materiais sob a Visão da CM 
Engenharia dos Materiais
 DESAFIOS:
• Desenvolver materiais com as propriedades desejadas
com menor custo possível.
• Executar o processamento de materiais já conhecidos
visando melhorias em seus desempenhos.
• Desenvolver novos materiais para novas aplicações.
Ciência dos Materiais versus Engenharia de Materiais
• A ciência dos materiais é a base de apoio da eng. de
materiais.
IMPORTANTE!
“Quanto mais familiarizado estiver um 
engenheiro ou cientista com as características e 
relações estrutura-propriedade, bem como com 
as técnicas de processamento de materiais, mais 
capacitado e confiante ele estará para fazer as 
escolhas sobre o tipo de material a ser utilizado.” 
(Callister, 2002)