Prova 1 - Ciência e Propriedade dos Materiais

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Disciplina:
	Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)
	Avaliação:
	Avaliação I - Individual ( Cod.:668768) ( peso.:1,50)
	Prova:
	30002267
	Nota da Prova:
	10,00
	
	
Legenda: Resposta Certa   Sua Resposta Errada  
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	1.
	A maioria dos materiais são agrupados de acordo com as suas caraterísticas físico-químicas em metais, cerâmicas e polímeros. Embora não seja possível generalizar, observa-se que, em geral, os materiais de uma mesma classe apresentam algumas características (ou propriedades) típicas. O conhecimento dessas características comuns é o passo inicial para a seleção de materiais para certas aplicações. Com relação aos tipos e características dos materiais, analise as afirmativas a seguir:
I- Os materiais metálicos apresentam propriedades adequadas para o desenvolvimento de estruturas que suportam cargas mecânicas, como a alta resistência mecânica e a deformação plástica (aviso de falha).
II- Os polímeros apresentam ligações iônicas (fortes), o que permite a sua aplicação em situações em que há mudanças bruscas de temperatura, com picos de temperatura superiores ao ponto de fusão dos aços.
III- A utilização de materiais cerâmicos é bastante abrangente, ou seja, eles podem ser utilizados em diversas aplicações. A principal desvantagem, no entanto, diz respeito ao seu baixo ponto de fusão, o que limita a aplicação em altas temperaturas.
IV- Apesar dos metais, via de regra, apresentarem maior resistência mecânica quando comparados aos materiais poliméricos, esses últimos vêm gradativamente substituindo os metais em componentes de automóveis, pois são mais leves e propiciam economia de combustível.
Assinale a alternativa CORRETA:
	a)
	As afirmativas I e IV estão corretas.
	b)
	As afirmativas I, II e IV estão corretas.
	c)
	As afirmativas II e III estão corretas.
	d)
	Somente a afirmativa IV está correta.
	2.
	Os materiais policristalinos, como a denominação sugere, são compostos por inúmeros grãos. No caso dos metais, esses grãos são formados já no processo de solidificação do metal: durante o processo de resfriamento do líquido, a fase sólida começa a ser formada simultaneamente em vários pontos (núcleos), que crescem a partir do líquido ao seu redor. No entanto, a orientação do arranjo cristalino é diferente em cada um desses grãos e, dessa maneira, forma-se uma interface imperfeita entre os grãos, onde há ligações químicas incompletas. Os contornos de grão, apesar de serem uma região de aparente fragilidade, acabam por "atrapalhar" a movimentação das discordâncias no material, o que culmina em aumento na tensão de escoamento. Esse aumento na tensão de escoamento pode ser calculado a partir da equação de Hall-Petch. Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) De acordo com a equação de Hall Petch, a tensão de escoamento é inversamente proporcional ao diâmetro médio do grão, ou seja, para tamanhos de grão menores, ocorre um aumento da tensão de escoamento, mantendo-se constantes as demais variáveis.
(    ) De acordo com a equação de Hall Petch, a tensão de escoamento é proporcional ao diâmetro médio do grão, ou seja, para tamanhos de grão maiores, ocorre um aumento da tensão de escoamento, mantendo-se constantes as demais variáveis.
(    ) Um aço comum à temperatura ambiente sob tensão trativa acima do limite de escoamento do material apresentará movimento de discordâncias, resultando em deformação permanente do material.
(    ) Os contornos de grão constituem barreiras ao movimento das discordâncias no material, visto que é necessária uma maior energia mecânica para que ocorra esse movimento. O acúmulo de discordâncias nos contornos de grão gera um aumento crescente na energia necessária para essa movimentação, resultando em encruamento.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	a)
	F - F - V - V.
	b)
	F - V - F - F.
	c)
	V - V - F - F.
	d)
	V - F - V - V.
	3.
	Os diferentes tipos de materiais apresentam propriedades físicas distintas. Essas propriedades apresentam relação direta com o tipo de ligação química presente no material. Sobre a relação entre o tipo de ligação química e as propriedades dos materiais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Materiais com elevada energia de ligação apresentam, em geral, uma temperatura de fusão mais elevada.
(    ) Os materiais poliméricos apresentam ligações primárias do tipo covalente (ligações entre átomos de carbono).
(    ) Os metais são caracterizados por ligações iônicas, características que lhes conferem uma baixa temperatura de fusão.
(    ) Os materiais poliméricos apresentam ligações secundárias e, por esse motivo, podem ser facilmente deformados.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	a)
	V - F - V - V.
	b)
	F - V - F - F.
	c)
	V - V - F - V.
	d)
	F - F - V - F.
	4.
	Os polímeros são um grupo de materiais que, em virtude de suas características técnicas, de custo e de processamento, vêm ganhando espaço em diversos segmentos. Em diversos casos, eles podem inclusive substituir completamente partes metálicas em diversos produtos. Com relação às características dos materiais poliméricos, analise as afirmativas a seguir:
I- Uma das vantagens dos polímeros é a sua relativa baixa temperatura de processamento, quando comparado com a da maioria dos metais comerciais. Isso se traduz em um menor consumo energético, e menores custos de processamento.
II- Os polímeros apresentam algumas limitações, que podem ser melhoradas com a utilização de aditivos no processamento. Normalmente, não são resistentes a intempéries, ocorrendo a degradação progressiva das cadeias com a radiação UV.
III- Uma das principais características dos polímeros, que explica a sua versatilidade, diz respeito à confiabilidade do produto confeccionado ao longo do tempo. Diferentemente dos metais, não apresentam corrosão ou qualquer tipo de degradação de suas propriedades ao longo do tempo sob ação de intempéries.
IV- A resistência específica (definida como a razão entre a resistência mecânica e a densidade aparente) dos polímeros termoplásticos, como o PP e o PE, é maior que a maioria dos metais ferrosos comerciais (aços e ferros fundidos). Por esse motivo, é prática usual a substituição de componentes mecânicos metálicos, como bielas e eixos de veículos automotivos, por similares confeccionados em PP e PE.
Assinale a alternativa CORRETA:
	a)
	As afirmativas II e III estão corretas.
	b)
	As afirmativas III e IV estão corretas.
	c)
	As afirmativas I e IV estão corretas.
	d)
	As afirmativas I e II estão corretas.
	5.
	Um novo material que é tão rígido quanto um metal, mas flexível o suficiente para resistir a fortes vibrações, promete transformar a indústria automobilística e vários outros setores. O material possui ao mesmo tempo uma alta rigidez e uma capacidade de amortecimento de impactos. Essa combinação quase impossível em um único material foi obtida usando folhas compostas trançadas em 3D a partir de fibras não ligadas entre si. Embora a trama seja criada como se fosse um material têxtil, os fios são metálicos. Isso permite que o interior do material se mova e absorva vibrações, enquanto o material circundante permanece rígido. Os materiais convencionais de amortecimento - a borracha, por exemplo - apresentam uma rigidez relativamente baixa, enquanto os metais e cerâmicas rígidos têm tipicamente um amortecimento insignificante. "Aqui, demonstramos que o alto amortecimento e a rigidez estrutural podem ser obtidos simultaneamente em treliças trançadas em 3D, soldando apenas juntas selecionadas da treliça, o que resulta em uma estrutura em rede intertravada para suportar carga, entrelaçada com elementos 'flutuantes' livres para gerar amortecimento", descreveram Ladan Salari Sharif e seus colegas da Universidade de Surrey, no Reino Unido. Com relação ao exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) O material descrito no texto combina as característicasde rigidez do metal e a flexibilidade gerada pelo entrelaçamento de folhas em um arranjo tridimensional específico.
(    ) As folhas do material são entrelaçadas, porém permanecem livres para se deslocarem entre si em todos os pontos, não havendo soldagens de juntas.
(    ) A rigidez do material é inversamente proporcional a sua capacidade de absorver energia, como aquela gerada por vibrações.
(    ) A borracha é um material que apresenta uma baixa rigidez, ou seja, o seu módulo de elasticidade é alto.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=carros-sem-nenhuma-vibracao&id=010160181016#.W9D4n3tKgdU. Acesso em: 24 out. 2018.
	a)
	V - V - V - F.
	b)
	V - F - V - F.
	c)
	F - V - F - V.
	d)
	F - F - F - V.
	6.
	Os materiais cerâmicos vêm sendo desenvolvidos e aperfeiçoados ao longo de milênios, porém, somente com o o advento das técnicas de caracterização de materiais pôde-se compreender os complexos arranjos cristalinos e relacioná-los com as suas propriedades. Com relação às cerâmicas e suas propriedades e aplicações, analise as afirmativas a seguir:
I- Algumas cerâmicas são utilizadas para a confecção de tijolos aplicados no isolamento de calor em equipamentos com alta temperatura. São os casos de fornos para a fusão de metais. O material cerâmico em contato com o metal líquido deve resistir à temperatura de processamento, com uma vida útil adequada.
II- Tijolos e telhas, assim como o cimento, são materiais cerâmicos utilizados na construção civil. Os dois primeiros fazem parte da classificação "cerâmica vermelha", produtos que são conformados e queimados em alta temperatura. Já o cimento é um material que apresenta pega hidráulica, adquirindo alta resistência após a cura.
III- As lixas e os rebolos são materiais compostos por partículas cerâmicas abrasivas, utilizados para desbastar ou polir superfícies de diversos materiais. A principal característica das cerâmicas utilizadas para esse é a alta dureza, relacionada com a forte energia de ligação entre os átomos desses materiais.
IV- Os compósitos mais comuns são aqueles que utilizam polímeros em conjunto com metais. Normalmente utiliza-se uma matriz metálica, em conjunto com fibras de material polimérico. Um exemplo desse material é a fibra de polietileno, que consiste em uma matriz de alumínio, contendo fibras poliméricas, processada por fundição a 600 graus Celsius.
Assinale a alternativa CORRETA:
	a)
	As afirmativas III e IV estão corretas.
	b)
	As afirmativas I, II e III estão corretas.
	c)
	As afirmativas I e IV estão corretas.
	d)
	As afirmativas II e IV estão corretas.
	7.
	As ligas de aço são compostas basicamente por uma proporção entre átomos de ferro e carbono. Em outros casos, são utilizados também outros elementos de liga em conjunto para obter propriedades específicas. Os elementos de liga adicionados, assim como o carbono, melhora as propriedades e permite que os aços sejam tratáveis termicamente em condições industriais. Sobre os elementos de liga de tratamento térmico dos aços, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) No processo de têmpera, o aço é inicialmente aquecido até a temperatura de fusão. A temperatura é mantida até a completa fusão do metal, que é posteriormente resfriado rapidamente em água à temperatura ambiente.
(    ) No tratamento térmico de revenido, o aço é aquecido até uma temperatura acima da temperatura de austenitização, e posteriormente resfriado de forma rápida, formando a estrutura denominada bainita.
(    ) Os átomos de carbono no aço substituem alguns átomos de ferro. Isso ocorre porque o raio atômico dos dois átomos é semelhante, permitindo que ocorra esse tipo de solubilização na estrutura cristalina.
(    ) Os elementos de liga, tais como o cromo e o vanádio, ficam solubilizados nos contornos de grão. No processo de têmpera, esses metais sofrem fusão, aumentando a resistência química dos contornos de grão após o processo.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	a)
	V - F - V - F.
	b)
	V - V - V - V.
	c)
	F - V - V - F.
	d)
	F - F - F - F.
	8.
	"Normalmente as ligas de alumínio são leves e macias - em termos metálicos - e apresentam uma resistência mecânica baixa. No entanto, a equipe de Zhang descobriu duas técnicas capazes de alterar a microestrutura do alumínio para conferir-lhe maior resistência e ductilidade. O novo alumínio de alta resistência tornou-se possível pela introdução de 'falhas de empilhamento', que são distorções na estrutura do cristal - e essas distorções influenciam fortemente as características mecânicas dos metais e ligas. A rede cristalina de um metal é constituída por sequências repetitivas de camadas atômicas. Se faltar uma camada, diz-se que há uma falha de empilhamento. Além disso, podem ocorrer as chamadas -'fronteiras gêmeas', consistindo em duas camadas de falhas de empilhamento. Embora sejam fáceis de serem produzidas em metais como cobre e prata, essas distorções são difíceis de serem introduzidas no alumínio devido a sua alta 'energia de falha de empilhamento'. A equipe apostou então em um tipo específico de falha de empilhamento, chamada de fase 9R. 'Você precisa introduzir nanofronteiras gêmeas e fases 9R no alumínio nanogranulado para aumentar a força e a ductilidade e melhorar a estabilidade térmica', disse o professor Zhang. Foi exatamente isto o que ele e sua equipe descobriram como fazer - e de duas maneiras diferentes. A primeira técnica consiste na indução de fases 9R no alumínio - simples ou gêmeas - por choque, o que foi feita bombardeando filmes de alumínio ultrafinos com microprojéteis minúsculos de dióxido de silício. Na segunda técnica, a fase 9R e as fronteiras gêmeas foram induzidas no alumínio não por choque, mas pela introdução de átomos de ferro na estrutura do cristal de alumínio através de um processo chamado pulverização magnetrônica, ou pulverização catódica. Esta última abordagem é particularmente promissora porque, como o ferro também pode ser introduzido no alumínio usando outras técnicas, como a fundição, ela poderá ser ampliada do laboratório para aplicações industriais. 'Estes resultados mostram como fabricar ligas de alumínio que são comparáveis, ou mesmo mais resistentes, do que os aços inoxidáveis. Há um grande potencial de impacto comercial nesta descoberta', finalizou Zhang". Sobre o exposto, analise as afirmativas a seguir:
I- As ligas de alumínio apresentam baixa densidade quando comparadas aos aços, o que motiva o desenvolvimento de técnicas que permitam o aumento da sua resistência mecânica. Através de duas técnicas distintas, a pesquisa demonstrou que é possível obter resistências comparáveis as dos aços inoxidáveis. 
II- O incremento na resistência de ligas de alumínio foi obtido, nesse estudo, através da introdução de falhas de empilhamento. A introdução dessas distorções na estrutura cristalina é mais difícil nos materiais com elevada energia de falha de empilhamento. 
III- O estudo demonstrou que é possível obter ligas de alumínio de baixo custo e com propriedades equivalentes a dos aços inoxidáveis. As falhas de empilhamento características dessas ligas (fases 9R) são facilmente obtidas pelo processo de fundição, utilizando nanopartículas de Zn. 
IV- As falhas de empilhamento são facilmente introduzidas em metais como o cobre e a prata, pois apresentam menor energia de falha de empilhamento que o alumínio. Para aumentar a resistência da liga de alumínio estudada, foi necessário introduzir falhas de empilhamento específicas, chamadas de fases 9R. 
Assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=aluminio-superforte-superar-aco-inoxidavel&id=010170180130#.Xv0ZNShKiUk. Acesso em: 1º jul. 2020.
	a)
	As afirmativas I e III estão corretas.
	b)
	As afirmativas II e III estão corretas.
	c)
	As afirmativas I, II e IV estão corretas.
	d)
	As afirmativas III e IV estão corretas.
	9.
	Os materiaisamorfos não apresentam ordenação atômica de longo alcance. Sobre os materiais amorfos, assinale a alternativa CORRETA:
	a)
	Um material amorfo pode ser obtido através do resfriamento de qualquer material em estado de equilíbrio.
	b)
	Os materiais amorfos se apresentam sempre transparentes, como é o caso do vidro e de alguns tipos de polímeros.
	c)
	Um material tipicamente cristalino, como o alumínio, em hipótese alguma poderá se tornar amorfo.
	d)
	Um material tipicamente cristalino pode se tornar amorfo se a taxa de resfriamento a partir do líquido for suficientemente elevada.
	10.
	As características das ligações químicas dos materiais poliméricos definem as suas propriedades, tais como o ponto de fusão e maleabilidade. Sobre as ligações químicas nos polímeros, assinale a alternativa CORRETA:
	a)
	Os materiais poliméricos apresentam ligações metálicas do tipo carbono-carbono, que contribuem para uma elevada condutividade elétrica.
	b)
	As ligações secundárias são responsáveis pela elevada temperatura de fusão dos materiais poliméricos.
	c)
	Em função da rigidez das ligações iônicas, os polímeros devem ser processados em temperaturas acima de 1000 °C.
	d)
	Os materiais poliméricos apresentam ligações covalentes, que consiste em uma ligação química primária.
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