Introdução a Ciência dos Materiais

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Autor: Prof. Dr. Carlos Alberto R. Brito Júnior 
 
São Luís – MA/Brasil 
2015 
 
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. 
 
AVALIAÇÃO E FREQUÊNCIA – PRAZOS 
 
LANÇAMENTO DE NOTAS E FREQUÊNCIAS DA 1ª CADERNETA 
RELATIVA A 2015-1 : Até 20/Abr./2015. 
 
LANÇAMENTO DE NOTAS E FREQUÊNCIAS DA 2ª CADERNETA 
RELATIVA A 2015-1: Até 02/Jun./2015. 
 
LANÇAMENTO DE NOTAS E FREQUÊNCIAS DA 3ª CADERNETA 
RELATIVA A 2015-1: Até 13/Jul./2015. 
 
Consolidação Parcial das Turmas: Até 13/Jul./2015. 
 
LANÇAMENTO DE NOTAS E FREQUÊNCIAS DA 4ª E 5ª 
CADERNETAS RELATIVAS A 2015-1: Até 17/Jul./2015 
 
Inicio de férias docentes: 18/Jul./2015. 
 
Consolidação de Turmas: Até 24/Jul./2015. 
 
AVALIAÇÃO – PREVISÃO de DATAS 
 
 
1ª AVALIAÇÃO : 07/Abr./2015. 
 
2ª AVALIAÇÃO: 21/Mai./2015. 
 
3ª AVALIAÇÃO: 16, 18, 23 e 25/Jun./2015. 
 
REPOSIÇÃO: 02/Jul./2015. 
 
EXAME FINAL: 09/Jul./2015. 
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 um 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) 
- Bateriais 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.