ATIVIDADE 01 ciências dos materiais

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ACÂDEMICO : André Araújo de Oliveira
1) Desde o início das civilizações, os materiais e a energia são utilizados para melhorar a vida dos seres humanos; por essa razão, eles estão intimamente ligados à existência e à evolução da humanidade e acompanharam essas civilizações no decorrer de todo o seu desenvolvimento desde a pré-história, na Idade da Pedra, quando nossos ancestrais lascavam pedras para produzir armas de caça; passando pela Idade do Bronze, na qual foi desenvolvida a base da metalurgia com as ligas de cobre e estanho na produção de armas superiores; até os dias atuais, com a produção de superligas, grafeno, entre outros (SHACKELFORD, 2013).
Em ciência e engenharia dos materiais, a que se referem os termos "composição", "estrutura", "síntese" e "processamento"?
R: Composição se refere a um conceito de Química que tem significados similares, mas ligeiramente diferentes, caso se refira a uma substância pura ou a uma mistura.
Estrutura quando relacionado a um material, se refere normalmente ao arranjo interno de seus “constituintes” – quem são esses constituintes, depende da ESCALA na qual estamos analisando o material.
Síntese se refere como o material é obtido, incluindo rota de síntese desde a material base (aquele retirado da natureza) a até a forma em que ele pode ser utilizado para a confecção de um produto. Como exemplo, podemos citar a síntese Titânio, conhecida como processo Kroll especifica a reações químicas e condições para que ele seja transformado da forma de mineral para folhas de Titânio ou barras.
Processamento se refere como sendo o conjunto de técnicas empregadas para obtenção de materiais com formas e propriedades específicas. Exemplo uma prótese, uma faca, um vidro.
2) Os materiais, por razões de conveniência, são separados em classes com base na sua constituição, arranjo de seus átomos e suas propriedades. Essas classes, ou grupos,são:
• Metais ou materiais metálicos.
• Cerâmicas ou materiais cerâmicos.
• Polímeros ou materiais poliméricos.
• Compósitos ou materiais compósitos.
Cada uma dessas classes possui materiais com estruturas e propriedades diferentes das outras classes. Descreva as características de cada uma dessas classes.
R: Os Metais ou materiais metálicos​tem características sólidos à temperatura ambiente (exceto o mercúrio). Mecanicamente são geralmente fortes (alta resistência tênsil), rígidos (módulo elástico alto) e tenazes (resistentes a fratura). Podem ser algumas vezes dúcteis. Maleabilidade (capacidade de adelgaçar-se martelando-o). Densos (Mg=1,74 g/cm3; U=18,95 g/cm3). Têm brilho metálico principalmente quando cortados recentemente. Bons condutores elétricos e térmicos. De um modo geral, reagem facilmente com o oxigênio.
Cerâmicas ou materiais cerâmicos são isolantes térmicos e elétricos. Refratários. Inércia química. Duros e frágeis
Polímeros ou materiais poliméricos. Geralmente, apresentam uma distribuição na massa molecular. Densidade baixa. Flexíveis e fáceis de conformar. Tenazes. Geralmente, pouco resistentes a altas temperaturas
Compósitos ou materiais compósitos. Os materiais compósitos são os materiais formado por duas ou mais classes de materiais citadas acima.
3) É fundamental conhecer o arranjo estrutural dos átomos na formação dos materiais, uma vez que esse arranjo determina muitas das propriedades desses materiais. Para melhor aproveitamento deste conteúdo, descreva os conceitos de estrutura cristalina, rede cristalina e célula cristalina. ​
R: Estrutura Cristalina: é formada pelo arranjo dos átomos, íons ou moléculas quando se organizam na formação de um material. Os cristais formados nesse processo podem ter as mais variadas formas, desde estruturas mais simples – para os metais – até estruturas complexas – para algumas cerâmicas e polímeros.
Rede Cristalina é um conjunto de pontos dispostos de acordo com um padrão periódico, ou seja, um arranjo tridimensional de pontos cuja vizinhança é idêntica. Portanto, essas redes são os esqueletos sobre os quais as estruturas cristalinas dos materiais são formadas e os átomos ou grupo de átomos estão posicionados nos pontos dessa rede ou próximos a eles.
Célula Cristalina é o bloco estrutural básico ou bloco construtivo da estrutura cristalina que mantém característica gerais da rede.
4) Tratamentos térmicos são utilizados para o melhoramento das propriedades dos materiais e, geralmente, envolvem um fenômeno conhecido como difusão, que é o fenômeno de transporte de matéria (átomos, íons e moléculas).
​Esse transporte de matéria envolve um fluxo de átomos, íons ou moléculas de uma região de maior concentração para uma região de menor concentração dessas espécies. A tecnologia no processamento de alguns materiais é altamente dependente da taxa de difusão, de tal forma que o sucesso, nesses processos, está intimamente ligado ao controle da difusão.
Com isso em mente, explique como funciona o processo de têmpera do aço.​
R: É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de carbono. O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza. Nessa fase a peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada (em torno de 800°C), acima de uma área chamada de zona crítica. Atingida a temperatura desejada, esta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.
Fonte: Aula ao vivo semana 3
5) Tratamentos térmicos são utilizados para o melhoramento das propriedades dos materiais e, geralmente, envolvem um fenômeno conhecido como difusão, que é o fenômeno de transporte de matéria (átomos, íons e moléculas).
​Esse transporte de matéria envolve um fluxo de átomos, íons ou moléculas de uma região de maior concentração para uma região de menor concentração dessas espécies. A tecnologia no processamento de alguns materiais é altamente dependente da taxa de difusão, de tal forma que o sucesso, nesses processos, está intimamente ligado ao controle da difusão.
O fenômeno de difusão acontece com materiais metálicos, poliméricos e também em materiais cerâmicos, contudo, é mais complexo nesses últimos devido às suas ligações do tipo iônicas. Nos sólidos, a difusão consiste na migração passo a passo dos átomos, íons ou moléculas, de uma posição para outra, dentro da estrutura do material.
Explique a diferença entre os processos de autodifusão e interdifusão.​
R: O processo de autodifusão ocorre quando os átomos são do mesmo tipo nas redes cristalinas, nesse processo químico os átomos sofrem difusão no interior de outro átomo da mesma espécie. Sua constatação não pode ser feita por meio do acompanhamento de alterações da composição dos átomos. Já na interdifusão ocorre entre átomos ou íons de diferentes tipos. Já no processo químico os átomos sofrem difusão no interior de outro átomo de uma espécie diferente. É constatada por mudanças de concentração que acontecem no decorrer do tempo.
BIBLIOGRAFIA 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina . Acesso 21 de outubro de 2019
Propriedade Mecânicas. Eng.Prinio de Andrade Vieira
https://pt.wikipedia.org/wiki/T%C3%AAmpera_(metalurgia). Acesso 21 de outubro de 2019
Fundamentos de Ciência e Engenharia dos Materiais 2º semestre de 2017 Disponível em https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4348232/mod_resource/content/2/PMT3100_2017-Un01-Conceitos-v5.0pub.pdf. Acesso 20 de outubro de 2019