Capítulo+1+-+Composição+Processamento+Estrutura+Propriedades

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Ciências dos Materiais 1
Introdução
Composição – Processamento – Estrutura – Propriedade
Seleção de Materiais
Composição – Processamento – Estrutura - Propriedade 
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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). Translúcido Material policristalino
com ~5% de 
porosidade. Opaco
Composição – Processamento – Estrutura - Propriedade 
� As três estruturas das três amostras são diferentes em termos 
das fronteiras entre os cristais e poros, o que afeta as 
propriedades de transmitância ótica.
� Monocristal (transparente): monocristal altamente perfeito
� Policristal denso (translúcido): Composto por inúmeros monocristais 
muito pequenos, todos conectados entre si; as fronteiras entre estes 
pequenos cristais (contornos de grão) espalham uma fração da luz 
refletida o que torna o material translúcido.
� Policristal poroso (opaco): Muitos pequenos cristais interligados com 
grande número de poros. Estes poros também espalham de maneira 
efetiva a luz refletida tornando o material opaco.
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Estrutura dos Materiais
(está geralmente relacionada ao arranjo de seus componentes internos)
Ligações Atômicas: 
Iônica, Covalente e Metálica
Estrutura: 
Cristalina, e Amorfa 
Estrutura
Estrutura
� Estrutura subatômica: envolve elétrons no interior dos 
átomos individuais e as interações com seus núcleos;
� Estrutura atômica: engloba a organização dos átomos ou 
moléculas em relação uns aos outros;
� Estrutura microscópica: contém grandes grupos de átomos 
normalmente conglomerados;
� Estrutura macroscópica: pode ser vista a olho nu.
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Propriedades
Propriedades
Mecânicas Resistência, rigidez, tenacidade, fadiga, ductibilidade, temperabilidade,
fragilidade, plasticidade.
Elétricas Resistividade , condutividade, constante dielétrica.
Térmicas Calor específico (armazenar energia), condutividade térmica, expansão
térmica, transição vítrea
Óticas Cor, transparência, refração, absorção, transmitância
Magnéticas Permeabilidade, imantação.
Deteriorativas Corrosão, inflamabilidade, degradação térmica.
Propriedades
Modificação das Propriedades
Tratamentos Térmicos 
Ligas
Materiais Compósitos
Tratamentos Termomecânicos
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Seleção de Materiais
� O sucesso da utilização dos materiais exige que eles 
satisfaçam conjunto de propriedades:
� Mecânicas, elétricas, térmicas, óticas, magnéticas, químicas etc.
� Estas estão intimamente ligadas a microestrutura do material. 
A microestrutura é por sua vez resultado da síntese e do 
processamento.
Combinação Ideal de Propriedades
� Em raras ocasiões um material reúne COMBINAÇÃO 
IDEAL DE PROPRIEDADES, ou seja, muitas vezes é 
necessário reduzir uma em benefício da outra;
� Exemplo: resistência versus ductilidade (geralmente um material 
de alta resistência apresenta ductilidade limitada);
� Este tipo de circunstância exige que se estabeleça um 
compromisso razoável entre duas ou mais propriedades;
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Critérios de Seleção de Materiais
Os critérios para a seleção de um material são:
- Condições de Operação: temperatura de trabalho, agentes 
corrosivos (ataque químico), desgaste, radiações;
- Propriedades requeridas (limitações e restrições de uso);
- Disponibilidade de matéria-prima e viabilidade técnica de 
transformação;
- Impacto ambiental / reciclabilidade pós uso;
- Custo (beneficiamento, transformação, fabricação, 
descarte, etc).
� Necessidades de Desenvolver Materiais Modernos:
� Com alto desempenho.
� De baixo peso e alta resistência.
� Com alta resistência a altas temperaturas.
� De fácil reciclagem e menos danosos ao meio ambiente.
� Exemplos:
� Energia nuclear: Novos materiais para deposição dos rejeitos radioativos.
� Transporte: A redução do peso e o aumento das temperaturas de operação 
dos motores melhorariam a eficiência dos combustíveis.
� Meio ambiente: Uso de materiais menos poluentes.
� Energia solar: As células solares empregam materiais complexos e caros. É 
necessário desenvolver materiais eficientes no processo de conversão porém 
mais baratos. 
Materiais Modernos