Aula 11

Prévia do material em texto

18/05/2019 
1 
MATERIAIS DE 
CONSTRUÇÃO CIVIL II 
AULA 11 
Introdução à ciência 
dos materiais 
18/05/2019 
2 
Introdução 
• De acordo com Isaia (2007), a ciência dos 
materiais pode ser entendida como “o campo de 
estudo da natureza dos materiais (...) que 
relaciona a estrutura com a composição, as 
propriedades e o comportamento dos 
materiais”; 
 
• Relação entre microestrutura, composição 
química e propriedades dos materiais. 
 
Propriedade 
• Tipo e intensidade da resposta a um estímulo que é 
imposto ao material. 
 
Classes de Propriedades: 
• Térmicas 
• Mecânicas; 
• Elétricas; 
• Ópticas; 
• Químicas; 
• Magnéticas; 
• de Degradação (corrosão, oxidação, desgaste). 
18/05/2019 
3 
Ciência e engenharia de materiais 
Objeto de estudo Ciência Engenharia 
Nível Microestrutural Macroestrutural 
Escala 10-7 – 10-3 mm > 1mm 
Exemplo Molécula de celulose Madeira 
Técnica de ensaio MEV 
Propriedades 
mecânicas 
Fonte: ISAIA, 2007. 
Imagem da internet 
MACROESTRUTURA 
MICROESTRUTURA 
18/05/2019 
4 
Classes de materiais 
 
•De acordo com a microestrutura, os materiais 
sólidos podem ser agrupados em 3 classes; 
 
 
 
•A classificação leva em conta a composição 
química e a estrutura atômica. 
Classes de materiais 
•Polímeros 
 
 
•Cerâmicas 
 
 
•Metais 
 
Imagens da internet 
18/05/2019 
5 
Polímeros 
• Formados pela união de substâncias simples chamadas 
monômeros; 
• São constituídos de moléculas de cadeias longas com 
grupos repetitivos que apresentam ligações covalentes; 
• Ligação covalente (os átomos compartilham os elétrons 
entre si, ficando estáveis. Não há a transferência de 
elétron de um átomo para o outro); 
• Principais matérias-primas = petróleo e gás natural; 
• Baixa densidade; 
• Podem ser extremamente flexíveis. 
Cerâmicas 
• Argila – primeiro material manipulado pelo homem por 
volta do oitavo milênio a.C.; 
• Formadas por uma combinação de elementos químicos 
metálicos e não metálicos; 
• Ligações iônicas (ganha ou perda de elétrons. 
Transferência de elétrons. Metal – não metal); 
• Baixa deformação na ruptura: materiais frágeis; 
• Isolante de calor e eletricidade; 
• Duras e frágeis. 
18/05/2019 
6 
Metais 
• Conhecidos e empregados desde 5000 – 3000 a.C.; 
• Maior parte da tabela periódica é composta por 
elementos com caráter metálico; 
• Geralmente uma combinação de elementos metálicos; 
• Ligação metálica (“nuvem” eletrônica com o 
compartilhamento dos elétrons entre os átomos vizinhos. 
Mar de elétrons móveis); 
• Elevada tenacidade; 
• Bons condutores de calor e eletricidade. 
 
Materiais 
Tipo de ligação 
predominante 
Características 
Metais Metálica 
Apresentam elevada ductilidade e 
condutividade elétrica e térmica (os 
elétrons livres transferem com 
facilidade carga elétrica e energia 
térmica). 
Cerâmicas Iônica 
Duras e frágeis. Baixa ductilidade, 
baixa condutividade térmica e elétrica 
(não existem elétrons livres). 
Polímeros Covalente 
Podem ser pouco dúcteis e, no geral, 
pobres condutores elétricos. 
Fonte: Isaia, 2010. 
18/05/2019 
7 
Compósito 
• Mais de um tipo de material (classes de materiais 
distintas); 
 
• Apresentam a combinação das melhores características 
de cada material constituinte; 
 
Exemplo: 
• Compósito de matriz polimérica com fibra de vidro. 
(resistência da fibra de vidro + flexibilidade do polímero). 
 
• Concreto reforçado com fibra de polímero ou fibra de aço. 
 
Estrutura cristalina 
• Existe uma organização na disposição espacial dos 
átomos de certo arranjo atômico; 
• Regularidade estrutural com repetição, nas 3 dimensões, 
de uma unidade básica (cristais); 
• Ex.: todos os metais e materiais cerâmicos. 
Célula unitária do NaCl. 
Imagem da internet 
18/05/2019 
8 
Estrutura amorfa 
• Os átomos não resguardam qualquer tipo de 
regularidade; 
• Não há organização espacial; 
• Ex.: vidros. 
Imagem da internet 
Técnicas de ensaio (exemplos) 
•Difração de raios-X (DRX); 
 
 
•Fluorescência de raios-X (FRX); 
 
 
•Microscopia eletrônica de varredura (MEV). 
18/05/2019 
9 
Difração de raios-X (DRX) 
Imagem da internet 
DRX material amorfo 
(sem picos) 
DRX material cristalino 
Imagens da internet 
18/05/2019 
10 
Referências/para saber mais 
• CALLISTER JR. W. Ciência e engenharia dos 
materiais: uma introdução. LTC, 2002. 
 
• ISAIA, G. C. A ciência e a engenharia de materiais de 
construção civil. ISAIA, G. C. Ed.. Materiais de 
Construção Civil - Princípios de Ciência e Engenharia 
de Materiais. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2010. 
 
• VAN VLACK, L. Princípios de ciência e tecnologia dos 
materiais. 4ª ed. Campus, 2011.