Aula 00 Seleção+de+Materiais+cap+01

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10/2/2014
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
 
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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. 
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Classificação de Materiais