Resumo Callister cap 1 ao 6

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1.4 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
Os materiais sólidos foram agrupados convenientemente em três categorias básicas: 
metais, cerâmicas e polímeros, esse esquema está baseado principalmente na composição 
química c na estrutura atômica, a maioria dos materiais se enquadra em um ou outro grupo 
distinto. Adicionalmente, existem os compósitos, que são "engenheiradas" de dois ou 
mais materiais diferentes. Uma explicação de acordo com as classificações de materiais 
e das suas características representativas será conforme a seguir. Outra categoria é a dos 
materiais avançados - aqueles que são usados em aplicações de alta tecnologia, como por 
exemplo os semicondutores, os biomateriais, os materiais inteligentes C os materiais 
"nano-engenheirados"; CSSCS discutidos na Seção 1.5. 
 
Metais 
Os materiais nesse grupo são compostos por um ou mais elementos metálicos (tais 
como ferro, alumínio, cobre, titânio, ouro e níquel), e com frequência também por 
elementos não metálicos (por Introdução, carbono, nitrogênio e oxigênio) em quantidades 
pequenas relativamente 'Os átomos nos metais e nas suas ligas estão arranjados em uma 
maneira muito ordenada (como discutido no Capítulo 3) e, em comparação às cerâmicas 
e aos polímeros são relativamente densos (Figura 1.3). Em relação às características 
mecânicas, esses materiais são rígidos (Figura 1.4) e resistentes (Figura 1.5), e ainda 
assim são dúcteis (isto é, são capazes de grandes quantidades de deformações sem sofrer 
fratura), e são resistentes à fratura (Figura 1.6), o que é responsável pelo seu amplo uso 
em aplicações estruturais. Os materiais metálicos possuem grande número de elétrons não 
localizados; isto é, esses elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular. Muitas 
das propriedades dos metais podem ser atribuídas diretamente a esses elétrons. Por 
exemplo, os metais são condutores de eletricidade (Figura 1.7) e de calor extremamente 
bons e não são transparentes à luz visível; uma superfície metálica polida possui uma 
mudança brilhosa. Além disso, alguns metais (por exemplo, Fe, Co e Ni) possuem 
propriedades magnéticas desejáveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cerâmicas 
As cerâmicas são compostos formados entre elementos metálicos e não metálicos; 
na maioria das vezes, são óxidos, nitretos e carbetos. Por exemplo, alguns materiais 
cerâmicos comuns incluem o 6xido de alumínio (ou alumina, Al2O3), o dióxido de silício 
(ou sílica, SiO2), O carbeto de silício (SiC), o nitreto de silício (Si3N4) e, ainda, o que 
alguns referem-se como as cerâmicas tradicionais -aqueles materiais compostos por 
minerais argilosos (isto é, a porcelana), assim como o cimento e o vidro. Em relação ao 
comportamento mecânico, os materiais cerâmicos são relativamente rígidos e resistentes- 
os valores de rigidez e de resistência são comparáveis aos metais (Figuras 1.4 c 1.5). 
Adicionalmente, as cerâmicas são mantidas muito duras. Historicamente, as cerâmicas 
sempre exibiram extrema fragilidade (ausência de ductilidade) e são altamente suscetíveis 
à fratura (Figura 1.6). Entretanto, novas cerâmicas estão sendo "engenheiradas" para 
apresentar uma melhor resistência à fratura; Esses materiais são usados como objetos de 
cozinha, cutelaria e até mesmo peças de motores de automóveis. Além disso, os materiais 
cerâmicos são isolados isolantes à passagem de calor e eletricidade (isto é, possuem 
baixas condutividades elétricas, figura 1.7) e são mais resistentes a temperaturas elevadas 
e a ambientes severos que os metais e os polímeros. Em relação às suas características 
ópticas, as cerâmicas podem ser transparentes, translúcidas ou opacas (Figura 1.2), e 
alguns dos óxidos cerâmicos (por exemplo, Fe, O.). Exibem comportamento magnético. 
Vários objetos cerâmicos são comuns na Figura 1.9. As características, os tipos e as 
aplicações dessa classe de materiais serão discutidos nos Capítulos 12 e 13. 
 
Polímeros 
Os polímeros incluem os familiares materiais plásticos e de borracha. Muitos deles 
são compostos orgânicos que têm sua química buscada no carbono, no hidrogênio e em 
outros elementos não metálicos (por exemplo, O, Ne Si). Além disso, eles têm estruturas 
moleculares muito grandes, com frequência na forma de cadeias, que frequentemente 
possuem uma estrutura composta por átomos de carbono. Alguns dos polímeros comuns 
e familiares são o polietileno (PE), náilon, cloreto de polivinila (PVC), policarbonato 
(PC), poliestireno (PS) e borracha silicone. Tipicamente, esses materiais possuem baixas 
massas específicas (Figura 1.3), enquanto suas características mecânicas são, em geral, 
diferentes das características pelos materiais metálicos e cerâmicos - eles não são tão 
rígidos nem tão resistentes quanto esses outros tipos de materiais (Figuras 1.4 e 1.5). 
Entretanto, cm função das suas densidades reduzidas, muitas vezes as suas rigidez e 
resistência em relação à sua massa são comparáveis às dos metais e das cerâmicas. 
Adicionalmente, muitos dos polímeros são extremamente dúcteis e flexíveis (isto é, 
plásticos), o que significa que são facilmente conformados em formas complexas. Em 
geral, quimicamente eles são relativamente inertes, não reagindo em um grande número 
de ambientes. Uma das maiores desvantagens dos polímeros é sua tendência em amolecer 
e / ou decompor em determinadas modestas, o que, em algumas situações, limita seu uso. 
Adicionalmente, eles possuem baixas condutividades elétricas (Figura 1.7) e não são 
magnéticos. A Figura 1.10 mostra vários artigos feitos de polímeros, que são familiares 
 
 
ao leitor. Os Capítulo 14 e 15 estão dedicados a discussões sobre estruturas, propriedades, 
aplicações e processamento de materiais poliméricos. 
 
Compósitos 
Um composto é composto por dois (ou mais) materiais individuais, os quais se 
enquadram nas categorias discutidas anteriormente - metais, cerâmicas e polímeros. O 
objetivo de projeto de um compósito é atingir uma combinação de propriedades que não 
é exibida por qualquer material isolado e, também, incorporar as melhores características 
de cada um dos materiais que o compõe. Existe um grande número de tipos de 
compósitos, que são escolhidos por diferentes modelos de metais, cerâmicas e polímeros 
adicionais, alguns materiais de ocorrência natural também são compósitos - por exemplo, 
a madeira e o osso. Entretanto, a maioria dos compósitos que considera ramos em nossos 
fatores são sintéticos (ou feitos pelo homem). Um dos compósitos mais comuns e 
familiares é aquele com fibra de vidro, sem quais fibras de vidro são encerradas dentro 
de um material polimérico (normalmente um epóxi ou um poliéster). As fibras de vidro 
são relativamente resistentes e rígidas (mas também são frágeis), enquanto o polímero é 
mais flexível. Dessa forma, o composto de fibra de vidro resultante é relativo- mente 
rígido, resistente (Figuras 1.4 e 1.5) e flexível. Além disso, possui baixa massa especifica 
(Figura 1.3). Outro material tecnologicamente importante é o compósito de polímero 
reforçado com fibras de carbono (ou "PRFC") - sem fibras de carbono são colocadas no 
interior de um polímero. Esses materiais são mais rígidos e mais resistentes que os 
materiais reforçados com fibras de vidro (Figuras 1.4 e 1.5); no entanto, são mais caros. 
Os compósitos de PRFC são usados cm algumas aeronaves e em aplicações aeroespaciais, 
assim como em equipamentos e esportivos de alta tecnologia (por exemplo, bicicletas, 
tacos de golfe, raquetes de tênis, esquis e pranchas de snowboards) e recentemente em 
para-choques de automóveis A fuselagem do novo Boeing 787 é feita principal- mente 
com esses compósitos de PRFC. O Capítulo 16 está dedicado a uma discussão desses 
interessantes materiais compósitos.