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Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - 2014/2 Professor: Felipe A. L. Sánchez Informações iniciais Apresentação do professor... 2 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Caracterização da atividade acadêmica Disciplina: 060050 - Química Aplicada à Materiais de Construção Civil Ano/semestre: 2014/2 Créditos acadêmicos: 4 Horas aula: 60.00 Área temática: QUIMICA - Química Organização acadêmica: Engenharia - Habilitação Engenharia Civil Noturno Competências -Identificar os materiais aplicados na Engenharia Civil, suas composições, propriedades e usos; -Relacionar a estrutura química dos materiais com o tipo de processamento, com as propriedades mecânicas e de durabilidade e com a performance na aplicação; -Conhecer a composição dos materiais aplicados na Construção Civil; -Testar estes materiais experimentalmente. 3 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Caracterização da atividade acadêmica Conhecimentos -Introdução a Ciência dos Materiais; -Materiais empregados na Engenharia Civil e suas interações químicas; -Estruturas cristalinas e amorfas; -Materiais cerâmicos: composição química e propriedades das cerâmicas brancas e vermelhas, vidros, Cimentos Portland; -Pozolanas e escórias: origem, composição, propriedades e aplicações; -Corrosão; -Polímeros; -Tintas e asfaltos. 4 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Caracterização da atividade acadêmica Metodologias, técnicas e recursos de ensino e aprendizagem -Aulas expositivas; -Aulas de laboratório; -Atividades em grupo; -Listas de exercícios. Metodologias, técnicas e recursos de avaliação -Seminários (apresentação de trabalhos); -Provas individuais; -Participação de aulas práticas e execução das atividades; 5 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Caracterização da atividade acadêmica Bibliografia básica INO, Akemi et al.; ISAIA, Geraldo Cechella (Editor). Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. Editora Ibracon, São Paulo, 2007, vol 1 e 2. CALLISTER, W. Jr. Ciência e Engenharia dos Materiais. Uma Introdução. Rio de Janeiro: Editora LTC, 8ed. 2012. MANO, E. B. Polímeros como Materiais de Engenharia. São Paulo, Editora Blücher, 2003. 6 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Caracterização da atividade acadêmica Bibliografia complementar PASSUELO, Alexandra et. all; ISAIA, G. C. Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações. 1 ed. UFSM. Ibracon, 2005, v. 2, p. 1391-1412. CANEVAROLO, V. Jr. Técnicas de Caracterização de Polímeros. São Paulo: mm ed., 2004. VAN VLACK, L. H. Princípios de Ciências dos Materiais. Ed. Edgard Blucher, 2004. Artigos técnicos e científicos quando fornecidos pelo professor. 7 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Caracterização da atividade acadêmica Condições de Aprovação GF igual ou superior a 6,0 (seis) e, no mínimo, 75% de frequência Obs. I: as turmas regulares de 60 horas-aula possuem 3,16 horas-aula por semana. Em consequência, o aluno que se ausentar em cinco aulas terá 15,8 horas-aula de falta e, portanto, terá frequência inferior a 75%. Dessa forma, recomenda-se aos alunos a que não faltem a mais do que 4 encontros a fim de alcançarem a frequência mínima para aprovação. Obs. II: GF = (GA x 0,33) + (GB x 0,67) 8 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Plano de aulas Aula Data Atividade prevista 1 07/08 Apresentação da disciplina – Introdução à ciência dos materiais 2 14/08 Estrutura atômica – conceitos elementares 3 21/08 Ligações químicas dos materiais (tipos e características) 4 28/08 Estrutura cristalina dos materiais 5 04/09 Teste Grau A (valor 2,0/10) 6 11/09 Prática de laboratório 1 (valor 2,0/10) - Cerâmicas 7 18/09 Microestrutura e propriedades 8 25/09 Relação Estrutura vs. Propriedade dos materiais 9 02/10 Prova individual Grau A (valor 6,0/10) 10 09/10 Divulgação e discussão dos resultados das avaliações do Grau A 11 16/10 Materiais metálicos: composição química e propriedades de aços, ferros fundidos e ligas não ferrosas 9 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Plano de aulas Aula Data Atividade prevista 12 23/10 Materiais cerâmicos: composição química e propriedades de cerâmicas brancas e vermelhas, vidros e cimentos. 13 30/10 Materiais poliméricos: composição química e propriedades dos principais polímeros commodities, tintas e asfaltos. 14 06/11 Prática de laboratório 2 (valor 1,8/10) - Polímeros 15 13/11 Atividade avaliada em aula (valor 1,2) 16 20/11 Princípios de eletroquímica e corrosão 17 27/11 Prova individual Grau B (valor 7,0/10) 18 04/12 Aula síntese do semestre – divulgação dos resultados Grau B 19 11/12 Prova Grau C (valor 10/10) 10 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 11 O que são materiais? Materiais são substâncias com propriedades que as tornam úteis em máquinas, estruturas, dispositivos e produtos. Devemos levar em consideração aquelas substâncias que venhas a se tornar parte de dispositivos, estruturas e produtos feitos pelo Homem, mesmo que utilizados no estado primitivo. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 12 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 13 MATERIAIS Uma definição clássica: “Matéria utilizada em aplicações práticas/industriais” Como, por exemplo: estrutural artefatos motores/turbinas conversão de energia catalisadores sensores biomédica vestuário etc... Fonte: http://www.instituteofmaking.org.uk/assets/_images/materials-library-labels.jpg Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 14 EVOLUÇÃO DA CIÊNCIA DOS MATERIAIS •Correlação entre elementos ESTRUTURAIS e PROPRIEDADES dos materiais. •A compreensão destas relações permitiu o desenvolvimento dos materiais visando aplicações específicas. •O desenvolvimento de novas tecnologias e/ou a otimização de tecnologias existentes tem estado intimamente associado com a acessibilidade aos materiais adequados Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 15 MATERIAIS • são parte integrante da vida humana; •utilizados desde os primórdios das grandes civilizações; • seu conhecimento definiu diversas idades da história (idade da pedra, do bronze, do ferro...) Últimos 100 anos Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 16 EVOLUÇÃO DA CIÊNCIA DOS MATERIAIS Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 17 EVOLUÇÃO DA CIÊNCIA DOS MATERIAIS Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 18 CIÊNCIA DOS MATERIAIS Investiga as relações existentes entre as estruturas e as propriedades dos materiais Nos diferentes níveis de ESTRUTURA: - Atômica - Cristalina - Microscópica - Macroscópica Noção de PROPRIEDADE: - Quando em uso, os materiais estão expostos a estímulosexternos (carregamento, radiação, campo elétrico, etc...) - A propriedade do material define o tipo e intensidade da resposta a este estímulo Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 19 EN G EN HA RI A DE M AT ER IA IS Baseada nas relações estabelecidas pela Ciência dos Materiais, projeta-se a estrutura de um material para produzir um conjunto de propriedades ESTRUTURA PROPRIEDADES PROCESSO DE FABRICAÇÃO CIÊNCIA DOS MATERIAIS EN GE N HA RI A CI VI L A PL IC A Ç Ã O E SP EC ÍF IC A Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 20 MATÉRIA-PRIMA BÁSICA metal, papel, cimento, fibras, produtos químicos SUCATA ou RESÍDUOS MATÉRIA-PRIMA BRUTA carvão, minérios, madeira, petróleo, rochas, plantas, argila, etc. MATÉRIA-PRIMA INDUSTRIAL Ligas metálicas, tecidos, blocos, chapas, cerâmicos, plásticos BENS DE CONSUMO carros, pontes, relógios,prédios, equipamentos, máquinas, etc... Transformação ou reprocessamento Uso e desempenho em serviço Fabricação ou Montagem Extração, Refino, Processamento... Prospecção, Mineração, Colheita... Ciências e Engenharia do meio ambiente Ciência e Engenharia de Materiais aplicados na Engenharia A TERRA Descarte Reciclagem CICLO GLOBAL DOS MATERIAIS Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 21 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DA CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS Projetos de diversas áreas da engenharia ficarão, em algum momento, expostos a problemas que envolvam materiais. Por exemplo, na engenharia mecânica, elétrica, civil ou química, muitas vezes o problema consiste na escolha do material correto dentre os milhares de materiais disponíveis, tendo em vista as condições de serviço do componente. Raramente um material possui simultaneamente a combinação ideal de propriedades exigidas, sendo necessário abrir de uma característica por outra. COMPROMISSO ENTRE AS PROPRIEDADES EXIGIDAS Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 22 OBJETIVOS GERAIS • ampliar os conhecimentos dos materiais disponíveis • entender seu comportamento em geral e seu POTENCIAL de utilização • reconhecer os efeitos do meio e condições de serviço • fornecer subsídios para compreender o comportamento de materiais em serviço ⇒ seu potencial e limitações de utilização em função das condições de serviço e do meio Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 23 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS POR DIFERENTES CRITÉRIOS Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 24 CLASSIFICAÇÃO ELEMENTAR DOS MATERIAIS Pelo estado fundamental dos agrupamentos fundamentais*: SÓLIDOS - LÍQUIDOS – GASES a) ENERGIA CINÉTICA >>> ENERGIA PONTECIAL = agrupamentos elementares estão pouco ligados entre sí, permitindo uma livre movimentação, gerando substâncias de baixa densidade com moléculas sem forma e volume. b) ENERGIA CINÉTICA ~ ENERGIA PONTECIAL = agrupamentos elementares ainda apresentam um certo grau de liberdade de movimentos, porém mantendo-se relativamente próximos uns dos outros. Substâncias com relativa alta mas não adquirem forma devido à mobilidade dos agrupamentos. GA SE S LÍ Q U ID O S c) ENERGIA CINÉTICA <<< ENERGIA PONTECIAL = agrupamentos elementares não possuem liberdade de movimento de longa distância, estão o mais próximo uns dos outros. Além de elevada densidade estes sistemas apresentam forma definida. SÓ LI DO S *OBS: AGRUPAMENTOS ELEMENTARES= MENOR UNIDADE NECESSÁRIA PARA DESCREVER UM SISTEMA FÍSICO (ex.: átomo, molécula ou íon) Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 25 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS POR DIFERENTES CRITÉRIOS Aplicações pela indústria METÁLICOS, CERÂMICOS, POLÍMEROS E COMPÓSITOS Pelo grau de desenvolvimento tecnológico NATURAIS, EMPÍRICOS, DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E PROJETADOS Morfologia estrutural MONOESTRUTURADOS, RECOBRIMENTOS, GRADIENTE E ALEATÓRIO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 26 APLICAÇÕES PELA INDÚSTRIA Metálicos Cerâmicos Poliméricos Compósitos Cobre Ferro fundido Ligas de aço Alumínio Cimentos Vidros Tijolos Refratários Polietileno Nylon Resina epóxi PET Concreto Fibra de vidro/resina poliéster Nanotubos de carbono/epóxi Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 27 Naturais Empiricamente desenvolvidos Desenvolvimento científico Materiais projetados Utilizados como se encontram na natureza a ciência no desenvolvimento dos materiais Adquirido por percepções fabricados com grau de conhecimento elevado e requisitos especificados PELO GRAU DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 28 EXEMPLO DE MATERIAL PROJETADO: Amostras de óxido de alumínio (Al2O3) com características estruturais diferentes e, consquentemente, propriedades distintas. Porosidade: ~ 3% Porosidade: < 0,3% PELO GRAU DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 29 MORFOLOGIA ESTRUTURAL Monoestruturados Recobrimentos Gradiente material Composição aleatória de diferentes materiais único conjunto de propriedades propriedades da superfície diferente das do corpo multicamadas com gradiente de propriedades reforço por segunda fase Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 30 TIPOS DE MATERIAIS CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PELA INDÚSTRIA AS DIFERENTES PROPRIEDADES EXISTENTES NOS MATERIAIS SÃO DETERMINANTES PARA SUA CLASSIFICAÇÃO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 31 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil (2014/1) - Prof. Felipe A.L. Sánchez METAIS CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PELA INDÚSTRIA •Materiais metálicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos; •São bons condutores de calor e eletricidade; •Não são transparentes à luz visível •Têm aparência lustrosa quando polidos; •Geralmente são resistentes e deformáveis; •São muito utilizados para aplicações estruturais; Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 32 CERÂMICOS CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PELA INDÚSTRIA •Materiais cerâmicos são não-metálicos e inorgânicos. •Geralmente são óxidos, nitretos e carbetos; •São geralmente isolantes de calor e eletricidade; •São mais resistentes a altas temperaturas e à ambientes severos que metais e polímeros •Os materiais cerâmicos são materiais de alta dureza, porém frágeis Introdução à Ciência dos Materiais 33 POLÍMEROSCLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PELA INDÚSTRIA •Materiais poliméricos são geralmente compostos orgânicos baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não-metálicos. •São constituídos de moléculas muito grandes (macro-moléculas) •Tipicamente, esses materiais apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexíveis •Materiais poliméricos incluem plásticos e borrachas Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 34 Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez COMPÓSITOS CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PELA INDÚSTRIA •Materiais compósitos são constituídos de mais de um tipo de material (ou fases) insolúveis entre si. •Os compósitos são projetados para a obtenção de propriedades as quais não estão presentes em um material monofásico COMBINAÇÃO DE PROPRIEDADES! •Um exemplo clássico é o concreto uma mistura de um aglomerante (cimento), agregados miúdos, agregados graúdos e água. É considerado o material mais importante na construção civil e possui várias aplicações além da estrutural (revestimento, pavimentos, paredes,canalizações, fundações, etc...) Outro compósito popular é a “fibra de vidro” ou melhor dizendo um material compósito de matriz polimérica reforçado com fibra de vidro. Introdução à Ciência dos Materiais 35 CIÊNCIA DOS MATERIAIS COMO QUÍMICA DO ESTADO SÓLIDO O caráter das ligações químicas tem grande influências nas propriedades dos materiais e também define suas categorias. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 36 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 37 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO Estrutura Processamento Propriedades Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 38 O desempenho (performance) dos materiais depende simultânea e individualmente dos outros três elementos do tetraedro RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO-DESEMPENHO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 39 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO-DESEMPENHO A caracterização abrange todos os níveis do desenvolvimento tecnológico de uma dado material sendo importante para o sucesso do seu desempenho. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 40 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO-DESEMPENHO A caracterização dos materiais normalmente é feita a partir de ensaios específicos descritos em normas técnicas nacionais e internacionais como: ISO – International Standard Organization; ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas; DIN - Deutsche Industrie Normen; ASTM – American Society for Testing and Materials MPIF- Metal Powder Industry Federation, etc. As amostras a serem ensaiadas (chamados corpos de prova) e as condições técnicas de condução de cada ensaio também são descritas nas normas técnicas. Ex: Resistência à tração Ensaio de Tração (Tensile Test, ASTM Standards E 8 e E 8M) CARACTERIZAÇÃO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 41 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO ESTRUTURA Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 42 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO ESTRUTURA Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 43 PROPRIEDADES RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO M ec ân ic as - Resistência à tração, compressão, flexão; -Resistência ao escoamento, à fluência, à fadiga; -Ductilidade; -Módulo de elasticidade; -Resistência ao desgaste; Fí si ca s -Propriedades elétricas; -Propriedades magnéticas; -Propriedades térmicas; -Propriedades ópticas; - densidade; Q uí m ic as - Resistência à corrosão; - Resistência ao ataque de solventes; - Características reológicas. - Polaridade; Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 44 PROPRIEDADES RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO DE SUPERFÍCIE DE CORPO •reatividade com o meio; •resistência à corrosão e ao desgaste; •biocompatibilidade ; •efeito decorativo. •comportamento mecânico; •propriedades elétricas e magnéticas; •condutividade térmica. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 45 MATERIAIS E PROPRIEDADES RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 46 MATERIAIS E PROPRIEDADES RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 47 MATERIAIS E PROPRIEDADES RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 48 PROCESSAMENTO RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO NOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DOS MATERIAIS DE ENGENHARIA • os materiais precisam adquirir forma e dimensões para ser utilizáveis na indústria; • são definidos em função das propriedades dos materiais iniciais e das propriedades necessárias para fazer frente às condições de serviço da peça ou componente; Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 49 PROCESSAMENTO RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO METAIS •Fundição: areia, vazamento, molde permanente, cera perdida, lingotamento contínuo; •Conformação: forjamento, extrusão, estampagem profunda, dobramento, laminação; •Junção: soldagem a gás, por resistência elétrica, brasagem, a arco, a estanho, por fricção e por difusão; •Usinagem: torneamento, perfuração, fresa, corte; •Metalurgia do pó Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 50 PROCESSAMENTO RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO CERÂMICOS Colagem de barbotina Compactação: extrusão, prensagem e prensagem isostática; Sinterização Revestimentos: aspersão térmica, dip coating, spin coating.... Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 51 PROCESSAMENTO RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO POLÍMEROS Moldagem: por injeção, por extrusão, estampagem, termoformagem, rotomoldagem... Conformação: a vácuo, por repuxamento, por extrusão... Fundição Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 52 PROCESSAMENTO RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO SEMICONDUTORES Crescimento de cristais Deposição química de vapores Deposição física de vapores Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 53 PROCESSAMENTO RELAÇÃOESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO COMPÓSITOS Fusão e infiltração Conformação Junção: junção adesiva, por difusão Compactação e sinterização Enrolamento de fios (filament winding) Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 54 Diferentes processos de fabricação Diferentes microestruturas PROCESSAMENTO RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 55 RELAÇÃO ESTRUTURA-PROPRIEDADES-PROCESSAMENTO MATERIAIS PARA ENGENHARIA – Exemplo da relação tripartite aplicada a uma barra de alumínio laminado. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 56 EFEITOS DO MEIO SOB O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS Os materiais têm seu comportamento influenciado pelo meio em que se encontram: Temperatura Corrosão Radiações Desgaste Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 57 EFEITOS DO MEIO SOB O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS Os materiais têm seu comportamento influenciado pelo meio em que se encontram Temperatura Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 58 EFEITOS DO MEIO SOB O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS Os materiais têm seu comportamento influenciado pelo meio em que se encontram Corrosão Metais e polímeros reagem com O2 e outros gases ; aumento de temperatura gera maior degradação; pode ocorrer corrosão por líquidos (pits, trincas ⇒ fratura); Cerâmicos podem ser atacados por outros líquidos cerâmicos. Degradação de tubulação polimérica por efeito de ozônio Degradação de tubulação por efeito da corrosão Degradação de estruturas metálicas por efeito de corrosão sob tensão Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 59 EFEITOS DO MEIO SOB O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS Os materiais têm seu comportamento influenciado pelo meio em que se encontram Radiação Radiações de alta energia Ex.: nêutrons de reatores nucleares que podem afetar a estrutura interna dos materiais, diminuir a resistência mecânica e fragilizar o material, devido a formação de fissuras. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 60 EFEITOS DO MEIO SOB O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS Os materiais têm seu comportamento influenciado pelo meio em que se encontram Desgaste Desgaste abrasivo por exemplo... Ex.: estruturas metálicas que sofrem ação do impacto de agentes abrasivos sobre sua superfície (superfícies tribologicas). Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 61 SELEÇÃO DE MATERIAIS Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Determinar as condições de serviço; Fazer um levantamento das propriedades necessárias; Incluir os fatores de degradação dos materiais; Disponibilidade/oferta de matéria-prima; Viabilidade técnica de se obter as dimensões desejadas; Impacto ambiental e reciclabilidade; Custo total ... Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 62 SELEÇÃO DE MATERIAIS Em suma, deve-se selecionar uma material que: Apresente as propriedades adequadas (compromisso de propriedades e confiabilidade); Possa ser processado na forma desejável; Seja economicamente viável (matéria-prima e processo); Possa ser produzido com baixo impacto ambiental e que possa ser reciclado. Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 63 SELEÇÃO DE MATERIAIS Diagramas de Ashby Relação Resistência/Densidade Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 64 NECESSIDADE DOS MATERIAIS MODERNOS Desenvolvimento de materiais mais sofisticados e especializados Redução do peso de veículos e motores mais eficientes Novos dispositivos para geração de energia Eliminar substâncias tóxicas dos produtos Catalisadores para “limpeza” do meio-ambiente Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Introdução à Ciência dos Materiais 65 CABERÁ AOS ENGENHEIROS ENCONTRAREM MATERIAIS QUE ALIEM: ALTO DESEMPENHO, BAIXO IMPACTO AMBIENTAL (SUSTENTÁVEIS) e COM REDUÇÃO DOS CUSTOS... ESSE DESAFIO É LANÇADO A CADA NOVO PROJETO DE CONSTRUÇÃO. MÃOS A OBRA!! Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - Prof. Felipe A.L. Sánchez Química Aplicada aos Materiais de Construção Civil - 2014/2� Informações iniciais Caracterização da atividade acadêmica Caracterização da atividade acadêmica Caracterização da atividade acadêmica Caracterização da atividade acadêmica Caracterização da atividade acadêmica Caracterização da atividade acadêmica Plano de aulas Plano de aulas Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais
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