Lista de Exercícios de Ciência dos Materiais - Anisotropia, Isotropia, Defeito Pontual, Discordância , Imperfeição, Lacuna , Liga, Microestrutura, Porcentagem atômica, Porcentagem em peso, Solução sól

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Instituto Politécnico/IPUC - Curso de Engenharia Mecânica
Disciplina Ciência dos Materiais
 Professor Rômulo Albertini Rigueira 
Aluno: ________________________________________________________Data: 11/03/2019	
Define os seguintes termos e conceitos:
Anisotropia
Isotropia
Defeito Pontual
Discordância 
Imperfeição
Lacuna 
Liga
Microestrutura
Porcentagem atômica
Porcentagem em peso
Solução sólida intersticial 
Solução sólida substitucional
Soluto e solvente
Tamanho de grão 
Calcule a composição, em porcentagem em peso, de uma liga que contém 218,0 Kg de titânio, 14,6 Kg de alumínio, e 9,7 de vanádio
Qual e a composição, em porcentagem atômica, de uma liga que contém 98g de estanho e 65 g de chumbo?
Qual é a composição, em porcentagem atômica de uma liga que contém 99,7lbm de cobre, 102lbm de zinco e 2,1lbm de chumbo? 
Qual é a composição, em porcentagem atômica, de uma liga que consiste em 97%p Fe e 3%p Si? 
Calcule o número de átomos por metro cúbico no alumínio.
A concentração de carbono em uma liga ferro-carbono é de 0,15%p. Qual é a concentração em quilogramas de carbono por metro cúbico de liga?
Um co-polímero contém 67% dos meros de álcool vinílico e 33% dos meros de etileno. Qual é:
a porcentagem atômica de carbono? 
a porcentagem em peso de carbono?
Álcool Vinílico C2H4O Etileno C2H4
Um co-polímero de cloreto de vinila e acetato de vinila contém iguais porcentagens de ambos os meros. Qual a porcentagem em peso de cada? 
Cloreto de Vinila C2H3Cl Acetato de Vinila C4H6O2
Uma liga com 25% atômicos de ouro e 75% atômicos de cobre forma uma solução sólida que é aleatória acima de 380ºC. Abaixo dessa temperatura, ela se torna ordenada com os átomos de ouro nos vértices da célula unitária e os átomos de cobre no centro de cada face.
Qual a percentagem em peso de ouro?
Qual o tipo do reticulado cúbico apresentado abaixo de 380ºC?
Estime o parâmetro celular daquela liga.
Calcule sua densidade.
mcu = 63,54 g/mol mAu = 197,0 g/mol rcu = 1,278 Å rAu = 1,441 Å
O silício usado como semicondutor contém 1021 átomos de alumínio por m3 de Silício. 
Qual a percentagem em peso de alumínio presente?
Quantas são as células unitárias de silício por átomo de alumínio? 
(Si é cúbico com 8 átomos/célula unitária; a = 0,543 nm.)
mSi = 28,09 g/mol mAl = 26,98 g/mol ρSi = 2,33 g/cm3
Uma liga contém 80% em peso de Ni e 20% em peso de Cu em solução sólida substitucional CFC. Calcule a densidade dessa liga.
mNi = 58,71 g/mol mCu= 63,54 g/mol rNi = 0,1246 nm rCu = 0,1278 nm
Se 0,5 % de carbono está presente em um ferro CFC, qual a % de células unitárias que contém átomos de carbono? ( massa do Carbono 12,0 g/mol e massa do Ferro 55,85 g/mol.).
Para as estruturas cristalinas CFC e CCC, existem dois tipos diferentes de sítios intersticiais. Em cada caso, um tipo de sítio é maior do que o outro, e este sítio maior é normalmente ocupado por átomos de impurezas. Para a estrutura cristalina CFC, esse sítio maior está localizado no centro de cada uma das arestas da célula unitária; este é conhecido por sítio intersticial octaédrico. Por outro lado, na estrutura CCC, o maior tipo de sítio é encontrado nas posições 0,1/2,1/4 - isto é, sobre as faces {100}, estando estes situados a meio caminho entre duas arestas da célula unitária sobre esta face e a um quarto da distância entre as outras duas arestas da célula unitária; este é conhecido por sítio intersticial tetraédrico. Tanto para a estrutura cristalina CFC como para a estrutura CCC, calcule o raio r de um átomo de impureza que irá se ajustar exatamente no interior desses sítios, em termos do raio atômico R do átomo hospedeiro.
Calcule o raio do maior interstício na rede CCC do ferro α nesta rede o raio atômico e 0,124nm e os maiores interstícios ocorrem em posição do tipo (1/2, 1/4, 0). Calcule ainda o raio do maior interstício na rede CFC do ferro ɣ o raio atômico do ferro é 0,126 nm.
Quantos grãos são observados por polegada quadrada (a 100 vezes) num microscópio, para 
 #8?
 #5?
Repita para um aumento de 200 vezes
Ao analisarmos um aço ao microscópio com aumento de 500 X, observamos um número total de 65 grãos. Qual é o tamanho de grão correspondente na norma ASTM? Qual a área real em nm2 de cada grão, sem aumento? ( 1” = 25,4 mm).
Ao analisarmos um aço ao microscópio com aumento de 300 X, observamos um número total de 142 grãos. Qual é o tamanho de grão correspondente na norma ASTM? Qual a área real em nm2 de cada grão sem aumento? ( 1” = 25,4 mm).
Qual será o numero ASTM de tamanho de grão de um metal se, numa fotomicrográfica obtida com uma ampliação de 100x, existirem 800 grão por polegadas quadrada?
 Qual será o número ASTM de tamanho de grão de um material cerâmico se, uma fotomicrográfica obtida com uma ampliação de 250x existirem 550 grãos por polegada quadrada?
Se existirem 60 grãos por polegada quadrada, numa fotomicrográfica de um metal obtida com uma ampliação de 200x, qual é o número ASTM de tamanho de grão do metal?
Abaixo, estão tabulados os valores para o raio atômico a estrutura cristalina, a eletronegatividade e as valências mais comuns para vários elementos. Para aquelas que são não-metais, apenas os raios atômicos estão indicados.
	Elemento
	Raio Atômico (nm)
	Estrutura Cristalina
	Eletronegatividade
	
Valência
	Cu
	0,1278
	CFC
	1,9
	+2
	C
	0,071
	
	
	
	H
	0,046
	
	
	
	O
	0,060
	
	
	
	Ag
	0,1445
	CFC
	1,9
	+1
	Al
	0,1431
	CFC
	1,5
	+3
	Co
	0,1253
	HC
	1,8
	+2
	Cr
	0,1249
	CCC
	1,6
	+3
	Fe
	0,1241
	CCC
	1,8
	+2
	Ni
	0,1246
	CFC
	1,8
	+2
	Pd
	0,1376
	CFC
	2,2
	+2
	Pt
	0,1387
	CFC
	2,2
	+2
	Zn
	0,1332
	HC
	1,6
	+2
Quais desses elementos você esperaria que formassem o seguinte com o cobre:
Uma solução sólida substitucional com solubilidade completa?
Uma solução sólida substitucional com solubilidade incompleta?
Uma solução sólida intersticial? 
a) Um aço tem um tamanho de grão ASTM nº. 7. Qual seria a área média observada por grão em uma superfície polida?
b) Admitir que os grãos do exemplo anterior sejam cúbicos (*). Qual a área de contorno de grão por polegada cúbica do aço?
Qual é a densidade de um Fe<1O, se a relação Fe3+/Fe2+ vale 0,14? [Fe<1O tem a estrutura do NaCI; a soma (rFe + R0) vale em média 2,15 Å.]
Calcule a fração dos sítios atômicos que estão vagos para o chumbo na sua temperatura de fusão de 327ºC (600ºF). Suponha uma energia para a formação de lacunas equivalente a 0,55 eV/átomo.
Calcule o número de lacunas por metro cúbico no ferro a 850ºC. A energia para a formação de lacunas é de 1,08 eV/átomo. Adicionalmente, a densidade e o peso atômico para o Fe são 7,65 g/cm3 e 55,85 g/mol, respectivamente.
Calcule a energia para a formação de lacunas na prata, sabendo-se que o número de lacunas em equilíbrio a 800ºC (1073 k) é de 3,6 1023 m-3. O peso atômico e a densidade (a 800ºC) para a prata são, respectivamente, 107,9 g/mol e 9,5 g/cm3.