CTM_Aula_01 (1)

Prévia do material em texto

Autor: Prof. Dr. Carlos Brito Júnior
São Luís – MA/Brasil
2019
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Carga horária: 60 h.
4 créditos - Teórica
Conhecimento necessário: Fundamentos de Química geral 
e inorgânica
EMENTA:
1. Conceito de ciência e tecnologia aplicado a materiais.
2. Introdução aos tipos de materiais e suas aplicações.
3. Materiais como atividade tecnológica e industrial.
4. Estrutura de materiais.
5. Fundamentos de cristalografia.
6. Introdução a diagrama de fases.
7. Materiais compósitos e nanoestruturados.
8. Propriedades dos materiais.
9. Seleção de materiais.
BIBLIOGRAFIA – BÁSICA
CALLISTER JR., W. D.; RETHWISCH, D. G. Fundamentos da 
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Abordagem Integrada. 
4º ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos 
Editora. 2014.
ASKELAND, D. R., Ciência e Engenharia dos Materiais. 3º Ed. São 
Paulo: Cengage Learning. 2008.
SHAKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6º ed. São Paulo: 
Pearson education (universitários), 2008.
BIBLIOGRAFIA - COMPLEMENTAR
VAN VLACK, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. 1ª Ed. São 
Paulo: Edgard Bluncher, 2000.
SANTOS, R. G. Transformações de Fases em Materiais Metálicos. 
São Paulo: Editora da Unicamp, 2006.
ATKINS, P., de Paula, J. Físico-Química Vol. 2. 7º ed. Rio de 
Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora, 2004.
NETO, F. L.; PARDINI, L. C. Compósitos Estruturais: Ciência e 
Tecnologia. São Paulo: Edgard Bluncher, 2006.
SMITH, W. F. Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. 3º 
ed. Lisboa: McGraw-Hill, 1998.
Agenda
1. Conceito de ciência e tecnologia aplicado a materiais
1.1 Breve Histórico
1.2 Ciência e Engenharia de Materiais
1.3 Classificação dos Materiais
1.4 Características exigidas nos Materiais usados em Engenharia
Idade da Pedra ~ 7000 a.C
Idade dos Metais ~ 6000 a.C
Cobre e Bronze (860 – 930 ºC)
Fundição do Ferro (1100-1300 ºC) ~ 600 a.C – China
Antes ~ 5000 a.C. ???
Fundição do Aço – 1740 – Inglaterra/ Revolução Industrial
Em 1740, Benjamin Huntsman, inventou o cadinho ou crisol um
recipiente resistente a altas temperaturas (acima de 1500 ºC) e
que, portanto, era perfeito para a fundição do aço. A fundição de
aço possibilitou a fabricação, em grandes quantidades, de peças
em metal que pudessem equipar outras máquinas.
O avanço no conhecimento sobre os materiais contribui no
desenvolvimento de novas tecnologias.
Como Disciplina: Investiga as relações 
que existem entre as estruturas e as 
propriedades dos materiais.
Correlaciona-se: Com a Engenharia dos 
Materiais que utiliza o conhecimento 
dessas relações estrutura-propriedade 
para projetos de um produto e/ou um 
material.
O conhecimento da relação estrutura-
propriedade pode promover materiais 
com propriedades físicas apropriadas 
para um determinado serviço e/ou 
projeto.
Geralmente, a estrutura de um material 
está associada ao arranjo de seus 
componentes internos.
Elementos estruturais ~ macroscópicos
Interação a nível atômico e molecular ~ 
microscópicos
Propriedade é a peculiaridade do 
material em termos do tipo e da 
intensidade da resposta a um estímulo 
especifico que lhe é imposto.
Independem da forma e do tamanho do 
material.
Mecânica 
Elétrica 
Térmica 
Magnética 
Ótica 
Deteriorativa
Resistência a tração
Resistência a Compressão
Módulo de Elasticidade
Módulo de Cisalhamento
Fadiga
Dureza, etc...
Condutividade elétrica
Constante dielétrica
Resistência elétrica, etc.
Índice de refração;
Refletividade;
Cor;
Opacidade;
Translucidez, etc.
Condutividade térmica;
Capacidade calorífica;
Dilatação
Expansão térmica
Resistência ao choque 
térmico, etc.
Reatividade química dos 
materiais:
- Corrosão;
- Degradação oxidativa;
Rompimento em adutora devido a corrosão
Sacola oxibiodegradável
Resposta de um material 
ao campo magnético:
- Permeabilidade 
magnética;
- Momento magnético dos 
dipolos, etc.
Componentes da Disciplina Ciência e Engenharia 
dos Materiais
Processamento Estrutura Propriedades Desempenho
Na Construção Civil
Na industria em geral, como a Industria Automobilística,
por exemplo.
Na pesquisa e desenvolvimento de novos materiais.
Nanotubos de carbono
Compósitos híbridos e
biomateriais
Fibras de Carbono de
diferentes precursores
Novos polímeros sintéticos
Na avaliação, análise e certificação de produtos.
Em geral:
-São bons condutores de calor e eletricidade;
- Alta resistência;
- Deformáveis;
- Não são transparentes à luz visível;
- Ampla aplicabilidade estrutural.
Em geral:
-São bons isolantes de calor e eletricidade;
- Alta resistência a temperatura;
- Alta dureza;
- Quebradiços.
Em geral:
-São compostos orgânicos;
- Alta flexibilidade;
- baixa densidade (massa específica);
- Material mais empregado no mundo.
✓Quais as propriedades requeridas para o projeto?
✓Como é o comportamento do material durante o 
processamento? 
✓Como é o comportamento do material após o 
processamento?
✓Qual a disponibilidade desse material?
✓Qual o custo (mercado) desse material?
✓O seu emprego irá gerar algum impacto ambiental?
Selecione três dos itens abaixo e conduza uma busca na 
internet para determinar quais materiais específicos são 
usados e quais propriedades específicas esses materiais 
possuem para que o item em questão funcione 
corretamente.
-Carroceria de automóvel (excluindo o aço)
- Baterias de telefone celular;
- Tela do Tablet;
- Estrutura de bicicleta de baixo peso;
- Blindagem de helicópteros;
- Hélice das turbinas eólicas;
- Lajes de construção civil;
- Artigos esportivos: Bola de futebol, prancha de surf, etc.