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10/2/2014 1 Seleção de Materiais Capítulo 01 Introdução • Por que nós estudamos materiais? – Muitos dos cientistas aplicados ou engenheiros estarão uma vez ou outra expostos a um problema de projeto envolvendo materiais. – Muitas vezes, um problema de materiais é a seleção do material certo dentre muitos milhares que são disponíveis. – Existem vários critérios nos quais a decisão final é normalmente baseada. 10/2/2014 2 Seleção de Materiais • Antes de mais nada, as condições de serviço devem ser caracterizadas, uma vez que estas ditarão as propriedades requeridas do material. • Somente em raras ocasiões um material possuirá uma combinação máxima ou ideal de propriedades . • Assim pode ser necessário perder uma característica para se ter uma outra. – O exemplo clássico envolve resistência mecânica e ductibilidade: normalmente, um material tendo uma alta resistência mecânica terá apenas uma limitada ductibilidade. Seleção de Materiais • Em tais casos, um compromisso razoável entre duas ou mais propriedades pode ser necessário. • Uma segunda consideração de seleção é qualquer deterioração de propriedades de materiais que pode ocorrer durante a operação em serviço. – Por exemplo, significativas reduções em resistência mecânica podem resultar da exposição a temperaturas elevadas ou ambientes corrosivos. 10/2/2014 3 Seleção de Materiais • Finalmente, provavelmente a consideração sobrepujante é a economia: – Quanto custará o produto acabado? • Pode-se encontrar um material que tenha um conjunto ideal de propriedades mas seja proibitivamente caro. • Aqui de novo, algum sacrifício é inevitável. • O custo de uma peça acabada inclui também qualquer despesa incorrida durante a fabricação para produzir a forma desejada. Seleção de Materiais • Quanto maior for a familiaridade de um engenheiro ou cientista com as várias características e correlações estrutura-propriedade, bem como técnicas de processamento de materiais, tanto mais proficiente e confiável ele ou ela será para fazer boas escolhas de materiais baseadas nestes critérios. 10/2/2014 4 Seleção de Materiais Seleção de Materiais • Um item comum fabricado com três diferentes tipos de materiais são os contêineres de bebidas. Estes podem ser comercializados em latas de alumínio (metal), garrafas de vidro (cerâmico) e de plástico (polímero). • Os recipientes irão apresentar prazos de validade diferentes. Isso acontece porque mesmo que as embalagens estejam vedadas, elas não impedem completamente a saída do gás. A garrafa pet conserva o gás de maneira inferior em relação às latas e vidros. • Como as garrafas plásticas conservam menos o gás elas geralmente possuem prazos de validade menores. A concentração de gás presente no refrigerante é identificada pelo paladar por isso percebemos a diferença de sabor entre esses produtos. 10/2/2014 5 Seleção de Materiais • 1. PET Há componentes "fujões", que escapolem da embalagem para o líquido. Quais seriam eles? Os polímeros, micropartículas do plástico que se desprendem da garrafa e se misturam com o líquido. Daí o sabor "contaminado" de sua Coca 2 litros. 2. LATINHA Feita de alumínio, tem a vantagem de gelar mais fácil. Esse tiro, porém, pode sair pela culatra. Quando a temperatura se eleva, as substâncias voláteis na bebida se agitam mais. Saldo: o gás carbônico - responsável pelo "tschiiii" da latinha - escapa mais rapidamente. 3. VIDRO Há motivos para a preferência: é um material impermeável e de grande inércia química, ou seja, demora anos para interagir quimicamente com o conteúdo. Por ter um índice de porosidade inferior ao do alumínio e da PET, é bem mais eficiente na hora de reter o CO2. 4. MÁQUINA Tem vezes que desce bem, tem vezes que desce bem mal. Isso ocorre porque o refrigerante de máquina tem gás carbônico e xarope vindos de fábrica, mas a água, fundamental no sabor da bebida, é filtrada no próprio estabelecimento. Se o encanamento não estiver 100%... Composição – Processamento – Estrutura - Propriedade • As amostras de óxido de alumínio (Al2O3), abaixo foram obtidas por três diferentes processamentos. Material monocristalino (safira) . Transparente Material policristalino e altamente denso (sem poros). A fronteira entre os cristais torna a luz difusa, porém translúcida. Material policristalino com ~5% de porosidade. Opaco M á rc ia R o ch a 10/2/2014 6 Classificação de Materiais • Materiais sólidos tem sido convenientemente agrupados em três classificações básicas: – Metais, cerâmicas e polímeros. • Este esquema é baseado principalmente na constituição química e na estrutura atômica, e muitos materiais caem num distinto grupamento ou num outro, embora existam alguns grupos intermediários. Classificação de Materiais • Em adição, existem dois outros grupos de importantes materiais de engenharia: – Compósitos e semicondutores. • Compósitos constituem de combinações de dois ou mais diferentes materiais, enquanto que semicondutores são utilizados por causa de suas características elétricas não usuais. 10/2/2014 7 Classificação de Materiais
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