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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PETRÓPOLIS - Centro de Engenharia e Computação - Ciências de Materiais - Lista de Exercícios da PF - Valor = 1,0 ptos - Data de entrega: Dia da prova – Utilize apenas uma folha de rosto com seu nome e turma. – Dispense a capa dura.- - Só serão considerados trabalhos com respostas manuscritas. – O enunciado pode estar digitalizado. - Na prova não será permitido consulta à trabalho impresso ou xerocado. - Problemas referentes ao item 7 (Cap 12/Charpter 13) 01.PF (12.9 – Modificado) Monte uma tabela: (a) Na primeira coluna liste as quatro classificações dos aços. (b) Para cada uma dessas classificações, descreva sucintamente as suas propriedades em uma coluna e suas aplicações típicas em outra coluna. 02PF (12.10) (a) Cite três razões devido as quais as ligas ferrosas são usadas tão amplamente, (b) Cite três características das ligas ferrosas que limitam a sua utilização. 03PF (12.11) Explique sucintamente por que os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos não podem ser tratados termicamente. 04PF (12.12) Qual é a função dos elementos de liga nos aços-ferramenta? 05PF (12.15 - Modificado) Monte uma tabela onde as linhas são: ferros fundidos cinzento e ferro fundido maleável a as colunas são: (a) composição e tratamento térmico, (b) microestrutura, e (c) características mecânicas. 06PF (12.17) Compare os ferros fundidos branco e nodular em relação a (a) composição e tratamento térmico, (b) microestrutura e (c) características mecânicas. 07PF (12.19 - Modificado) Qual a diferença principal entre ligas não ferrosas forjadas e as ligas não ferrosas fundidas? 08PF (12.20) Qual é a diferença principal entre um latão e um bronze? 09PF (12. 23 - Modificado) Qual a diferença principal entre ligas de alumínio que podem ser tratadas termicamente das ligas que não podem ser tratadas termicamente? 10PF (12.24- Modificado) Monte uma tabela relacionando as propriedades que distinguem as ligas, suas limitações, e suas principais aplicações para os seguintes grupos de ligas: ligas de titânio, metais refratários, superligas e metais nobres. Problemas referentes ao item 8 (Cap 14/Charpter 13) 11PF (14.1) Cite duas características desejáveis para os vidros. 12PF (14.3) Qual a distinção entre temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão? 13PF (14.5) Compare as temperaturas nas quais os vidros dos tipos cal de soda, borossilicato, 96% sílica, e sílica fundida podem ser recozidos. 14PF (14.6) Compare os pontos de amolecimento para os vidros dos tipos 96% sílica, borossilicato e cal de soda. 15PF (14.9) (a) Explique por que são introduzidas tensões térmicas residuais em uma peça de vidro quando esta é resfriada. (b) São introduzidas tensões térmicas em um processo de aquecimento? Dizer por que sim ou por que não. (c) Como a espessura de uma peça de vidro afeta a magnitude das tensões térmicas? Por quê? 16PF (14.10) Os vidros de borossilicato e a sílica fundida são resistentes a choques térmicos. Por que isto? 17PF (14.13) (a) O que é devitrificação? (b) Cite duas propriedades que podem ser melhoradas através de um processo de devitrificação e duas que podem ser prejudicadas. 18PF (14.16) De um ponto de vista molecular, explique sucintamente o mecanismo segundo o qual os minerais argilosos se tornam hidroplásticos quando se adiciona água ao meio. 19PF (14.17) Peças cerâmicas grossas são mais suscetíveis a trinca quando submetidas a um processo de secagem do que as peças mais finas. Por que isto acontece? 20PF (14.18) Explique por que uma argila, uma vez cozida a uma temperatura elevada, perde a sua hidroplasticidade. 21PF (14.19) (a) Quais são os três componentes principais de uma cerâmica do tipo louça branca, tal como a porcelana? (b) Qual o papel que cada um desses componentes desem penha nos procedimentos de conformação e cozimento? 22PF (14.23) Para os materiais cerâmicos refratários, cite três de características que são melhoradas e duas de suas características que são afetadas de maneira negativa pelo aumento da porosidade. 23PF (14.29) Compare a maneira segundo o qual o agregado de partículas fica colado entre si em misturas à base de argila durante um processo de cozimento e em cimentos durante a pega. 24PF (14.30) Explique porque é importante moer o cimento na forma de partículas finas. Problemas referentes ao item 9 (Cap 16/Charpter 13). 25PF (16.18) Faça comparações entre os polímeros termoplásticos e os polímeros termofixos (a) em termos das características mecânicas quando estes são aquecidos, e (b) de acordo com possíveis estruturas moleculares. 26PF (16.21) Com suas próprias palavras, descreva sucintamente o fenômeno da viscoelasticidade. 27PF (16.37) Compare as técnicas de moldagem por compressão, injeção e transferência, que são usadas para conformar materiais plásticos. 28PF (16.42) Deseja-se que um dado componente de borracha em sua forma final seja vulcanizado. A vulcanização deve ser realizada antes ou depois da operação de conformação? Por quê? 29PF (16.43) Cite as duas características moleculares que são essenciais para os elastômeros. 30PF (16.48) Explique sucintamente a diferença na química molecular entre os polímeros de silicone e outros materiais poliméricos. 31PF (16.49) Os polímeros de silicone podem ser preparados para existirem na forma de líquidos à temperatura ambiente. Cite diferenças na estrutura molecular entre eles e os elastômeros à base de silicone. 32PF (16.51) Liste duas características importantes para os polímeros que devem ser utilizados em aplicações como fibra. 33PF (16.52) Cite cinco características importantes para polímeros que devem ser utilizados em aplicações como filmes (películas) finos. 34PF (16.53) Qual dos seguintes filmes (películas) finos de polietileno teria as melhores características mecânicas: (1) conformado por insuflação, ou (2) conformado por extrusão e depois laminado? Por quê? Problemas referentes ao item 10 (Cap 17/Charpter 15). 35PF (17.1) Cite a diferença geral entre os mecanismos de aumento de resistência para compósitos reforçados com partículas grandes e compósitos reforçados com partículas que têm o aumento de resistência por dispersão. 36PF (17.2) As propriedades mecânicas do alumínio podem ser melhoradas pela incorporação de partículas finas de óxido de alumínio (Al2O3). Sabendo-se que os módulos de elasticidade para esses materiais são, respectivamente, 69 GPa (10 X 106 psi) e 393 GPa (57 X 106 psi), plote o gráfico (sete pontos são suficientes para cada limite) do módulo de elasticidade em função do volume percentual de Al2O3 no Al entre 0 e 100%vol, usando as expressões (17.1) e (17.2) [expressions (15.1) e (15.2)] para os limites superior e inferior. 37PF (17.6) (a) Qual é a distinção entre as fases matriz e dispersa em um material compósito? (b) Compare as características mecânicas das fases matriz e dispersa para compósitos reforçados com fibras. 38PF (17.7) (a) Qual é a distinção entre cimento e concreto? (b) Cite três limitações importantes que restringem o uso do concreto como material estrutural. (c) Sucintamente, explique três técnicas utilizadas para aumentar a resistência do concreto por reforço. 39PF (17.8) Para um compósito reforçado com fibras de matriz polimérica, (a) liste três funções da fase matriz; (b) compare as características mecânicas desejadas para as fases matriz e fibra; e (c) cite duas razões pelas quais deve existir uma ligação forte entre a fibra e a matriz na sua interface. 40PF (17.12) Dizer se é possível produzir um compósito com matriz epóxi e fibras aramidas contínuas e orientadas que possua módulos de elasticidadelongitudinal e transversal de 57,1 GPa (8,28 X 106 psi) e 4,12 GPa (6 X 105 psi), respectivamente. Por que isso é ou não possível? Admita que o módulo de elasticidade do epóxi é de 2,4 GPa (3,50 X 105 psi). 41PF (17.24) (a) Liste quatro razões pelas quais as fibras de vidro são comumente utilizadas como reforço; (b) Por que a perfeição da superfície das fibras de vidro é tão importante? (c) Quais medidas são tomadas para proteger a superfície das fibras de vidro? Problemas referentes ao item 11 (Cap 19/Charpter 13). 42PF (19.20) Um fio metálico cilíndrico com 2 mm (0,08 pol.) de diâmetro é exigido para conduzir uma corrente de 10 A com uma queda mínima de voltagem de 0,03 V por pé (300 mm) de fio. Quais dos metais e ligas listados na Tabela 19.1 são possíveis candidatos? 43PF (19.55) Em suas próprias palavras, explique o mecanismo segundo o qual a capacidade de armazenamento de cargas é aumentada pela inserção de um material dielétrico entre as placas de um capacitor. 44PF (19.62) Explique sucintamente porque o comportamento ferroelétrico do BaTiO3 cessa acima da sua temperatura Curie ferroelétrica. 45PF (19.63) Você esperaria que as dimensões físicas dos materiais piezoelétricos tais como o BaTiO3, mudassem quando ele fosse submetido a um campo elétrico? Por que sim, ou por que não? Problemas referentes ao item 12 (Cap 21/Charpter 18). 46PF (21.12) Cite as principais semelhanças e diferenças entre os materiais ferromagnéticos e ferrimagnéticos. 47PF (21.18) Explique por que repetidas quedas de um ímã permanente sobre o chão irão fazer com que ele se torne desmagnetizado. 48PF (21.23) Cite as diferenças entre os materiais magnéticos duros e os materiais magnéticos moles, em termos tanto de seus comportamentos de histerese como das suas aplicações típicas. 49PF (21.34 Modificado) Cite as diferrenças entre os supercondutores do tipo I e do tipo II, descrevendo sucintamente o efeito Meissner. Problemas referentes ao item 13 (Cap 20/Charpter 17). 50PF (20.7) Uma tira bimetálica é construída a partir de tiras de dois metais diferentes que estão ligados ao longo dos seus comprimentos. Explique como tal dispositivo pode ser usado em um termostato para regular a temperatura. 51PF (20.14) Até que temperatura um bastão cilíndrico de tungsténio com 10,000 mm de diâmetro e uma placa de aço inoxidável 316 com um orifício circular de 9,988 mm de diâmetro devem ser aquecidos para que o bastão se ajuste exatamente no interior do furo? Considere que a temperatura inicial seja de 25°C. 52PF (20.18) (a) A condutividade térmica de uma amostra de um monocristal é ligeiramente maior do que aquela apresentada por uma amostra policristalina do mesmo material. Por que este é o caso? (b) A condutividade térmica de um aço carbono simples é maior do que a de um aço inoxidável. Por que esse é o caso? 53PF (20.27) (a) Explique sucintamente por que podem ser introduzidas tensões térmicas em uma estrutura pelo seu aquecimento e resfriamento rápido. (b) Para o resfriamento, qual é a natureza das tensões superficiais? (c) Para o aquecimento, qual é a natureza das tensões superficiais? (d) Para um material cerâmico, é mais provável a ocorrência de um choque térmico em um aquecimento rápido ou em um resfriamento rápido? Por que? Problemas referentes ao item 14 (Cap 22/Charpter 19). 54PF (22.26) (a) Com suas próprias palavras, descreva sucintamente o fenómeno da luminescência, (b) Qual é a distinção entre a fluorescência e a fosforescência? 55PF (22.27) (a) Com suas próprias palavras, descreva sucintamente o fenómeno da fotocondutividade. (b) O semicondutor seleneto de zinco, que possui um espaçamento entre bandas de 2,58 eV, seria fotocondutivo quando exposto à radiação de luz visível? Por que sim, ou por que não? 56PF (22.29) Com suas próprias palavras, descreva como opera (princípio básico) um laser de rubi. Problemas referentes ao item 15 (Cap 8/Charpter 9). Desse capítulo não foram acrescentados exercícios à lista. Entretanto alguns conceitos básicos devem ter uma atenção especial: Fratura frágil e fratura dúctil; Fratura transgranular e intergranular; Teste de Charpy; Energia de impacto; Fadiga; Resistência à fadiga; Fluência e Fadiga térmica. _________________________
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