EXERCÍCIOS DE REVISÃO

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EXERCÍCIOS DE REVISÃO: CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
1. Como se inter-relacionam estrutura, propriedades, processamento e desempenho em serviço de um material? 
2. Porque materiais com elevado ponto de fusão tem elevado módulo de elasticidade e baixa dilatação térmica? 
3. 
a. Qual a diferença entre estrutura atômica e estrutura cristalina? b. Qual a diferença entre estrutura cristalina e sistema cristalino? 
4. O que é fator de empacotamento em uma célula unitária? Calcule o fator de empacotamento para as células cúbicas para metais. 
5. Se o raio atômico do alumínio é de 0,143 nm, calcule o volume da célula unitária em metros cúbicos. 
6. Calcule o raio atômico de um átomo de irídio dado que este elemento possui estrutura cristalina CFC, densidade de 2,4 g/cm³ e peso atômico de 192,2 g/mol. 
7. Considere os planos [100], [110] e [111] e as direções (100), (110) e (111): a) Qual a direção e o plano cristalográfico de maior empacotamento atômico para a estrutura CCC? Desenhe a direção e o plano. b) Qual a direção e o plano cristalográfico de maior empacotamento atômico para a estrutura CFC? Desenhe a direção e o plano. 
8. Identifique os planos representados abaixo através dos índices de Miller:
 
9. Calcule a energia de ativação para a formação de lacunas no alumínio, sabendo que o número de lacunas em equilíbrio a 500°C é de 7,57 x 1023 m-3. O peso atômico e a massa específica (a 500 °C) para o alumínio são, respectivamente, 26,98 g/mol e 2,62 g/cm3. 
10. Calcule o número de lacunas por metro cúbico no ferro a 850°C. A energia para a formação de lacunas é de 1,08 eV/átomo. Adicionalmente, a massa específica e o peso atômico para o Fe são de 7,65 g/cm3 (a 850°C) e 55,85 g/mol, respectivamente. 
11. Diferencie difusão em regime estacionário e difusão em regime não estacionário. De que forma a temperatura influencia no processo difusivo? 
12. Para algumas aplicações, é necessário endurecer a superfície de um aço (ou liga ferrocarbono) a níveis superiores aos do seu interior. Uma maneira de se conseguir isso é aumentando a concentração de carbono na superfície, através de um processo denominado carbonetação. A peça e aço é exposta, em uma temperatura elevada, a uma atmosfera rica em hidrocarboneto gasoso, tal como o metano (CH4) 
Considere uma dessas ligas contendo uma concentração inicial uniforme de carbono de 0,25%p, que deve ser tratada a 950°C. Se a concentração de carbono na superfície for repentinamente elevada e mantida em 1,20%p, quanto tempo será necessário para atingir um teor de carbono de 0,8%p em uma posição a 0,5 mm abaixo da superfície? O coeficiente de difusão para o carbono no ferro nessa temperatura é de 1,6 x 10-11 m²/s; assuma que a peça seja semi-infinita e condições de regime não-estacionário.
Respostas
4) CFC: FEA = 0,74 CCC: FEA = 0,68 
5) Vc = 6,62 x 10-29 m³ 
6) R = 1,36 x 10-8 cm ou 0,136 nm 
7) CCC: Direção (111) / Plano [110] 
 CFC: Direção (110) / Plano [111] 
8) 
: 
a. [011] 
b. [111] 
c. [101] 
9) Ql = 0,75 eV 
10) Nl = 1,1778 x 1018 lacunas/cm³ 
12) t = 7,1 horas.