Aula3- Materiais de Engenharia - Classes e Sub-Classes

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Aula 3 – Materiais de Engenharia 
Classes e Sub-Classes 
 
Slide 1 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Introdução 
METAIS CERÂMICAS 
VIDROS 
MATERIAIS 
NATURAIS 
POLÍMEROS E 
ELASTÔMEROS 
HÍBRIDOS: 
compósitos, 
sanduíches, 
segmentados, 
reticulados, 
espumas 
MATERIAIS 
DE 
ENGENHARIA 
• Segundo Ashby, existem cerca de 160.000 diferentes materiais disponíveis para o 
engenheiro usar em projetos de componentes mecânicos. 
• Uma maneira de organizar essa grande quantidade 
de materiais é o seu agrupamento ou classificação 
em famílias ou classes, como mostrado ao lado. 
• Os componentes de uma mesma família possuem 
características comuns: propriedades e processos de 
produção similares, e ainda aplicações semelhantes. 
• Os Metais tem módulo de elasticidade 
relativamente alto, e grande flexibilidade 
de propriedades mecânicas, dependendo 
da composição química e do processo 
termo-mecânico usado na sua produção. 
• Além disso, a ductilidade dos metais facilita a sua 
conformação por deformação plástica; a tenacidade 
confere capacidade de absorver impacto; a nuvem de 
elétrons das ligações atômicas metálicas geram altas 
condutividades térmica e elétrica; em geral têm 
menor resistência à corrosão que outros materiais. 
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Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Introdução 
• As Cerâmicas e Vidros, ao contrário dos metais, apresentam comportamento frágil. 
Isto é, atingem a fratura sem apresentar deformação plástica. A fratura frágil em 
compressão ocorre com tensões até 15 vezes maiores que em tração. A ausência de 
ductilidade das cerâmicas resulta em baixa tolerância para a concentração de tensões 
(presença de furos e trincas) e altas tensões de contato (pontos de fixação, p.ex.). Por outro 
lado, as cerâmicas possuem alta rigidez, elevadas dureza, resistência ao desgaste e à 
corrosão; também conservam alta resistência mecânica em temperaturas elevadas. 
• Polímeros e Elastômeros têm módulo de elasticidade até 50 vezes menor que os dos 
metais, mas atingindo resistência mecânica próxima das deles. As deformações elásticas são 
grandes e podem sofrer fluência mesmo na temperatura ambiente, limitando seu uso a 
temperaturas abaixo de 200 ºC. Porém, a relação resistência/peso é similar às dos 
metais. A principal característica dos polímeros é a sua enorme facilidade de 
conformação, permitindo obter formas complicadas numa única operação. O correto 
dimensionamento dos moldes e o uso de corantes dispensam etapas finais de acabamento. 
Também apresentam elevada resistência à corrosão e baixos coeficientes de atrito. 
• Os Híbridos combinam as propriedades atrativas de diferentes classes de materiais, 
podendo ser leves, rígidos, resistentes e tenazes. Destaque para os Compósitos, 
especialmente aqueles com matriz polimérica (epóxi ou poliéster) reforçada por fibras de 
vidro, de carbono ou de Kevlar (ou até fibras vegetais). Uso limitado a 250ºC (amolecimento 
da matriz), podendo ser imbatíveis na T ambiente. Em geral são caros, difíceis de 
conformar e de unir, porém sua tecnologia e redução de custo vem evoluindo rapidamente. 
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Engenharia Metalúrgica 
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Famílias, Classes e Sub-classes 
 REINO FAMÍLIA CLASSE SUB-CLASSE MEMBRO ATRIBUTOS 
MATERIAL 
CERÂMICAS 
VIDROS 
COMPÓSITOS 
METAIS 
POLÍMEROS 
ELASTÔMEROS 
NATURAIS 
AÇOS 
FOS FOS 
LIGAS DE Cu 
LIGAS DE Al 
LIGAS DE Ti 
LIGAS DE Ni 
LIGAS DE Zn 
1000 
2000 
3000 
4000 
5000 
6000 
7000 
8000 
5005-O 
5005-H4 
5005-H6 
5083-H2 
5083-H4 
5083-H6 
5154-O 
5154-H2 ... 
Densidade 
Módulo E 
Escoamento 
Resistência M. 
Tenacidade 
Condutividade T. 
Expansão T. 
Resistividade E. 
Custo 
Corrosão 
Oxidação 
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Engenharia Metalúrgica 
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Família Classes Abreviatura 
Polímeros e 
Elastômeros 
Epóxis EP 
Poliéster PEST 
Polietileno PE 
Polimetilmetacrilato PMMA (acrílico) 
Náilon PA (poliamida) 
Politetrafluoretileno PTFE (teflon) 
Poliestireno PS 
Poliuretano PU 
Cloreto de Polivinila PVC 
Polietileno tereftalato PET 
Polietil-éter-cetona PEEK 
Borracha Natural NR 
Borracha de Silicone Silicone 
Famílias e Classes 
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Engenharia Metalúrgica 
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Família Classes Abreviatura 
Cerâmicas e Vidros 
Alumina Al2O3 
Magnésia MgO 
Vidros de Sílica e Silicatos SiO2 
Carbeto de Silício SiC 
Nitreto de Silício Si3N4 
Zircônia ZrO2 
Cimento e Concreto 
Rochas naturais (granito, mármore, etc.) 
Compósitos 
Polímero reforçado por fibra de vidro GFRP 
Polímero reforçado por fibra de Carbono CFRP 
Polímero reforçado por fibra de Kevlar KFRP 
Laminados metálicos (claddings) 
Cermets 
Famílias e Classes 
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Engenharia Metalúrgica 
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Família Classes Membros 
Materiais Naturais 
Couros e Peles Boi, Búfalo, Cobra, Jacaré, Coelho, etc. 
Fibras Finas Algodão, Lã, Seda 
Fibras Vegetais 
Sisal, Juta, Côco, Sapé, Piaçava, Palha 
Santa Fé, etc. 
Rochas (cerâmicas 
naturais) 
Calcário (mármore), Arenito, Granito, 
etc. 
Pedras preciosas e semi Esmeralda, safira, diamante, rubi, etc 
Madeiras 
Pinho, eucalipto, carvalho, peroba, ipê, 
angelim, jacarandá, caviúna, cerejeira, 
roxinho, mogno, cedro, maçaranduba, 
sucupira, balsa, cortiça, bambu, etc. 
Produtos derivados da 
Madeira 
Compensado, laminado (Veneer), 
aglomerado, MDF, HDF, MDP, OSB 
Famílias, Classes e Membros 
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Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Metais Genéricos 
• Existem milhares de metais e ligas metálicas. Porém, a maioria evoluiu de alguns poucos 
metais “genéricos”, que geraram os demais por aperfeiçoamentos das formulações básicas. 
Logo, conhecendo os metais genéricos, fica fácil estender tais conhecimentos para os demais. 
• Considerando inicialmente um exemplo de projeto de um bem de consumo durável 
(automóvel), é possível verificar o amplo grupo de metais usados na sua construção, e 
como a seleção desses materiais é definida pelos requisitos do projeto (ou seja, da função). 
• A primeira classe analisada é a dos metais ferrosos. 
 Diversas partes dos tapamentos (“closures”) 
da carroceria (painéis laterais, capô, teto) 
são feitas de aços de baixo Carbono, 
cujos limites de escoamento estão 
em torno de 220 MPa, suficientes 
para suportar os baixos esforços de 
projeto nessas peças. Além disso, as 
chapas de tais materiais são cortadas 
e conformadas facilmente, apresentando 
bom acabamento superficial para peças expostas, 
essencial para a posterior pintura superficial. Por 
fim, mas não menos importante, tem baixo custo. 
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Engenharia Metalúrgica 
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Metais Genéricos 
• Algumas peças da estrutura da carroceria (“body in white”) utilizam aços de baixa liga, tais 
como os aços microligados e aços bifásicos (“dual phase steels”). 
• Aços de médio e alto carbono são usados em componentes do sistema motor-
transmissão, que podem exigir tratamentos térmicos (têmpera e revenido) ou termo-químicos 
(carbonetação ou nitretação) para elevar sua dureza superficial e resistência ao desgaste, 
aumentando o limite de escoamento de 400 MPa para até 1000 MPa. 
• Aços de alta liga (por exemplo, açosinoxidáveis) costumam ser empregados em 
componentes expostos a condições severas de oxidação e corrosão, incluindo elevadas 
temperaturas (peças internas do motor, e sistema de exaustão dos gases após combustão). 
• Ferros Fundidos tem menores temperaturas de fusão do 
que os aços, facilitando a produção de peças por fundição, 
adequada para gerar componentes com formato 
complicado. Bloco de cilindros de motor à combustão 
(ao lado) é uma aplicação típica do ferro fundido. O 
alto teor de carbono propicia elevada resistência ao 
desgaste nas paredes dos cilindros, enquanto que as 
micropartículas de grafite na microestrutura atuam 
lubrificante. A relativa fragilidade do ferro fundido é compatível 
com os baixos esforços estáticos e dinâmicos desse componente. 
como 
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Metais Genéricos 
Metais Genéricos à 
base de Ferro 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Aço de Baixo Carbono 
(aço doce) 0,04 a 0,3 %C 
Peças estampadas, coberturas e tapamentos, móveis, 
embalagens metálicas, utilidades domésticas, tubos de 
pequeno diâmetro 
Aço de Médio 
Carbono 0,3 a 0,7 %C 
Construção mecânica (parafusos, eixos, engrenagens, 
ferramentas) 
Aço de Alto Carbono 0,7 a 1,7 %C Molas, ferramentas de corte (facas, lâminas, tesouras de corte), trilhos, matrizes, moldes 
Aço de Baixa Liga 
(microligados e AHSS) 
0,05 %C + Mn, Cr, 
Nb, Ti, V, Mo 
Estruturas metálicas, autopeças, rodas, tubos de grande 
diâmetro, indústria naval, plataformas offshore 
Aço de Alta Liga 
(inoxidável) 
0,1 C 0,5 Mn 18 Cr 8 
Ni 
Equipamentos de processamento de alimentos e produtos 
químicos, vasos de pressão, cutelaria, instrumentos 
cirúrgicos, sistemas de exaustão 
Ferro Fundido 1,8 a 4 C (  0,8 Mn 2 Si) 
Bases e carcaças de máquinas, blocos de motores, 
equipamentos agrícolas e ferroviários, mineração, 
cilindros 
Metais Genéricos 
à base de Titânio 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Liga de Titânio  -  Ti – 6 Al – 4 V 
Leve, resistência mecânica, à corrosão, à fluência, alto 
ponto de fusão. Pás de turboélices, fuselagens de aviões, 
implantes cirúrgicos, indústria química. 
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Metais Genéricos 
• As carrocerias de ônibus são exemplos de 
projeto multi-material, incluindo aços, 
alumínio, vidro e compósitos. 
• No revestimento externo, as partes frontal 
e traseira, o teto, o entre-janelas e os 
contornos dos vãos de roda são revestidas 
com painéis de GFRP (polímero reforçado 
com fibra de vidro). 
• As laterais são compostas por chapas 
finas de alumínio (coladas), assim como a 
estrutura e o revestimento das portas. 
• A estrutura da carroceria é conhecida por 
“casulo”, a qual é acoplada ao chassis (que 
contém a suspensão e as rodas). A principal 
função estrutural do casulo é dar 
rigidez e forma ao veículo. 
Estrutura da 
carroceria 
(casulo) 
• Os componentes do casulo são principalmente tubos 
 e perfis estampados de aço galvanizado com seção retangular 
 e quadrada, unidos por soldagem. Destaque para os aços ARBL, 
especialmente os aços microligados. 
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Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
• A empresa chinesa Broad Group desenvolveu 
um sistema construtivo que permite a 
edificação de prédios em curto período de tempo. 
• O exemplo aqui mostrado é do Ark Hotel, que 
teve seus 15 andares construídos em 6 dias. 
• Os principais elementos do sistema construtivo 
são a estrutura metálica dos pavimentos e os 
componentes metálicos de união, ambos em aço. 
• Tais aços devem ser ARBL, que aliam alta 
resistência e tenacidade com boa soldabilidade. 
Metais Genéricos 
../../Desenvolvimento de Produtos/Material para Trabalhos/Prédio de 15 andares é construído em seis dias na China. - YouTube.rv
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Metais Genéricos 
Metais Genéricos 
à base de Níquel 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Monéis Ni + 30 Cu 1 Fe 1 Mn 
Resistência mecânica e à corrosão: tubos de 
trocadores de calor 
Superligas 
Ni + 30 Cr 30 Fe 0,5 Ti 0,5 Al Resist. à fluência e à oxidação: peças de fornos 
Ni + 10 Co 10 W 9 Cr 5 Al 2 Ti Alta resist. à fluência: pás e discos de turbina 
Metais Genéricos à 
base de Cobre 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Cobre 100 Cu 
Dúctil, resistente à corrosão, bom condutor de calor e 
eletricidade: tubulações de refrigeradores e trocadores 
de calor, fiação elétrica, enrolamentos de motores 
Latão Cu + 30 Zn 
Mais resistente que o Cobre, usinável, razoável resist. à 
corrosão: tubos, parafusos, componentes elétricos 
Bronze Cu + 10-30 Sn Boa resist. à corrosão: mancais, hélices de navio, sinos 
Cuproníquel Cu + 30 Ni Boa resist. à corrosão, cunhagem de moedas 
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Metais Genéricos 
• As ligas de Alumínio se caracterizam pela baixa densidade, ampla faixa de propriedades 
mecânicas, resistência à corrosão, aspecto superficial e custo relativamente baixo. A produção 
de latas para bebidas carbonatadas, como cerveja e refrigerantes, é uma 
aplicação típica para as ligas de Alumínio (série 3000). Tais latas são 
denominadas de latas de 2 peças (tampa e corpo), sendo o corpo formado 
por estampagem e estiramento (“drawing and ironing”), exigindo capacidade 
de sofrer severas deformações plásticas sem fraturar. Devem ainda ser 
leves, sem soldas, recicláveis, não-tóxicas e de baixo custo. Ao 
serem comparadas com as garrafas de vidro, são mais leves, 
mais resistentes ao impacto e resfriam mais rápido. 
• Merecem destaque, também, aplicações em peças estruturais 
de fuselagem de aeronaves e trens de alta velocidade, 
visando minimizar o consumo de energia. 
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Metais Genéricos 
Metais Genéricos 
à base de Alumínio 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Série 1000 
(Al comercialmente 
puro) 
> 99 Al 
Alta ductilidade, baixa resist. mecânica, condutividade 
elétrica alta: papel Al para culinária, linhas de 
transmissão de energia 
Série 2000 
(ligas Al-Cu-Mg) 
Al + 4 Cu + Mg, Si, 
Mn 
Ligas endurecíveis por envelhecimento e precipitação: 
peças de aeronaves, mastros de embarcações, rodas 
esportivas, rebites 
Série 3000 
(ligas Al-Mn) 
Al + 1 Mn 
Resistência moderada, dúctil, resist. à corrosão, telhas, 
panelas, latas para bebidas 
Série 5000 
(ligas Al-Mg) 
Al + 3 Mg + 0,5 Mn 
Endurecível por trabalho a frio, soldável: vasos de 
pressão e superestruturas de navios 
Série 6000 
(ligas Al-Mg-Si) 
Al + 0,5 Mg + 0,5 Si 
Resistência moderada, endurecível p/ envelhecimento: 
seções estrudadas anodizadas (esquadrias de janelas) 
Série 7000 
(ligas Al-Zn-Mg) 
Al + 6 Zn + Mg, Cu, 
Mn 
Alta resistência, endurecível por envelhecimento: peças 
forjadas para aeronaves, mastros, vagões ferroviários 
 Ligas p/ fundição (Al-Si) Al + 11 Si Fundidos em areia e em matriz 
Ligas de Alumínio-Lítio Al + 3 Li 
Baixa densidade e alta resistência: revestimento de 
aeronaves e mastros de embarcações 
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Engenharia Metalúrgica 
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Metais Genéricos 
• O City Car desenvolvido pelo MIT, também 
conhecido como Hirico, será produzido por um 
consórciona Espanha a partir de 2013. 
• O projeto segue o conceito de mobilidade 
urbana, com a disponibilidade de várias 
unidades para aluguel em locais específicos, 
como já se faz hoje com bicicletas. 
• Cada empresa do grupo será responsável por 
um sub-sistema do produto: 
 Maser Mic – Eletrônica 
 Forging Products – Chassis e Estrutura 
 TMA – Porta e Exoesqueleto. 
 Guardian – Vidros 
 Sapa Placencia – Sistema “drive by wire” 
 Basque Robot Wheels – Sistemas de 
motores elétricos de acionamento das rodas. 
• Os componentes estruturais do City Car 
serão feitos em ligas de alumínio, incluindo 
o chassis e o exoesqueleto. 
Teto do BMW M3 
../../Desenvolvimento de Produtos/Material para Trabalhos/MIT Media lab shows off urban, electric vehicles - YouTube.mp4
../../../Favorites/Videos/Downloads do RealPlayer/Hiriko folding electric car - full demo.mp4
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Cerâmicas e Vidros 
• A pedra é uma cerâmica natural, sendo o mais antigo e 
mais durável material de construção. A pirâmide de Gisé 
no Egito (cerca de 1.000.000 de toneladas) tem 5.000 
anos de existência. As primeiras ferramentas de corte e 
armas foram feitas de sílex (um vidro), e louças e 
objetos de argila cozida sobrevivem por milhares de anos. 
As cerâmicas não são tenazes como os metais, mas 
quanto à resistência à corrosão, ao desgaste, à 
deterioração e desintegração, elas são insuperáveis. 
• O desenvolvimento científico e tecnológico dos últimos anos permitiu maior conhecimento da 
estrutura, das propriedades e processos de fabricação das cerâmicas, viabilizando cerâmicas de 
alto desempenho, explorando sua resistência ao desgaste e altas temperaturas de trabalho. 
• Em geral, as cerâmicas são compostos de oxigênio, carbono ou nitrogênio, com metais como 
alumínio ou silício; todos cinco estão entre os elementos mais abundantes na crosta terrestre. 
Os custos de processamento podem ser altos, mas as matérias-primas são abundantes/baratas. 
• A quantidade de diferentes cerâmicas é enorme, mas ao considerar o conceito das genéricas, 
suas características podem ajudar a entender as demais. Lembrando: são intrinsecamente 
frágeis, apresentam alta resistência ao desgaste e à corrosão, e alto ponto de fusão. 
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• As cinco principais classes de materiais cerâmicos, aqui abordadas, são as seguintes: 
 Vidros, todos eles à base de sílica (SiO2), com adições de outros elementos para reduzir 
o ponto de fusão ou conferir propriedades especiais. 
 Cerâmicas vítreas ou produtos de argila, usadas em pratos e xícaras, louças sanitárias, 
ladrilhos e telhas, tijolos, pisos e revestimentos. 
 Cerâmicas de alto desempenho, com aplicações em ferramentas de corte, matrizes, 
peças para motores, peças resistentes ao desgaste e de elevada temperatura de trabalho. 
 Cimento e concreto: cerâmica complexa com muitas fases e um dos três materiais 
essenciais usados a granel na engenharia civil. 
 Rochas e minerais, incluindo gelo. 
Cerâmicas e Vidros Genéricos 
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Cerâmicas e Vidros Genéricos 
• Cerâmicas de engenharia de alto desempenho: diamante é 
o material cerâmico de maior dureza, sendo usado em ferramentas 
de corte, brocas perfuratrizes para rochas (figura ao lado), etc. 
A resistência de uma cerâmica depende da sua tenacidade Kc e da 
distribuição de tamanhos de microtrincas nela presentes. 
Atualmente existem cerâmicas de elevada tenacidade e baixa 
porosidade, com distribuição bem estreita de pequenas 
microtrincas, competitivas para matrizes, implantes, ferramentas e 
peças de motores. 
• Vidros são usados em enormes quantidades, quase 
igual ao Alumínio. Até 80% da superfície de um 
moderno edifício de escritórios pode ser de vidro. São 
muito usados também em janelas de automóveis, 
recipientes, divisórias, painéis, espelhos, etc. Todos os 
tipos de vidros importantes são à base de sílica 
(SiO2). Dois tipos são de primordial interesse: o vidro 
comum de janela e os vidros de borossilicato resistentes 
à temperatura. 
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Cerâmicas e Vidros Genéricos 
• O Gardens by the Bay é um jardim botânico de 
Cingapura, inaugurado em 2012. Lá existem 2 gigantescas 
estufas de vidro: a Flower Dome (12.800 m2) reproduz o 
clima frio e seco típico do Mediterrâneo; a Cloud Forest 
(7.300 m2) replica o clima frio e úmido típico de regiões altas 
(1.500 a 3.500 metros de altitude) da zona inter-tropical. 
• As coberturas de vidro e aço das duas fantásticas 
estufas refrigeradas usam vidro refletivo, com uma 
camada metalizada numa de suas faces. Essa camada 
reflete parte dos raios solares, permitindo uma boa 
transmissão de luz direta, reduzindo porém a 
transmissão de calor para o interior das estufas. 
../Fotos/Gardens By The Bay.wmv
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Cerâmicas e Vidros Genéricos 
• Verdadeiros marcos da arquitetura atual empregam 
estruturas com uso intensivo de aço e vidro. 
• O Burj Khalifa é o atual prédio mais alto do mundo (828 
m e 160 andares), localizado em Dubai, com sua superfície 
externa composta de painéis de aço inox e vidro refletivo. 
• Merecem também destaque as grandes superfícies de 
vidro dos magníficos Hotéis Marina Bay Sands em 
Cingapura e Burj Al Arab em Dubai (50.000 m2 de vidro). 
Burj Khalifa 
Burj Al Arab 
Marina Bay Sands 
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Slide 21 
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Cerâmicas e Vidros Genéricos 
Vidros Genéricos 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Vidro de cal de soda 70 SiO2, 10 CaO, 15 Na2O Janelas, garrafas, facilmente conformados/modelados 
Vidro de boro-silicato 80 SiO2, 15 B2O3, 5 Na2O 
Resistência a alta T, baixo coef. de expansão, resist. 
ao choque térmico: pirex, utensílios para culinária e 
química, lâmpadas 
Cerâmicas Vítreas 
Genéricas 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Porcelana 
Argilas: aluminossilicato 
hidratado como 
Al2(Si2O5)(OH)4 
misturadas com outros 
minerais inertes 
Isolantes elétricos 
Louça de porcelana Cerâmica artística e louça de mesa 
Louça e objetos de 
cerâmica 
Pisos, revestimentos, ladrilhos, louças sanitárias, 
telhas, objetos artísticos e de decoração 
Tijolos Construção civil, uso como refratário 
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Slide 22 
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Cerâmicas Genéricas 
Cimento Genérico 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Cimento Portland CaO + SiO2 + Al2O3 
Construção geral, componente de concreto, 
acabamento de paredes de alvenaria 
Cerâmicas 
Genéricas de alto 
desempenho 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Alumina densa Al2O3 
Ferramentas de corte, matrizes, superfícies 
resistentes ao desgaste, mancais, implantes 
cirúrgicos, peças de motores e turbinas, blindagens 
Carboneto e nitreto 
de Silício 
SiC, Si3N4 
Sialons Si2AlON3 
Zircônia cúbica ZrO2 + 5% em peso MgO 
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Slide 23 
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Engenharia Metalúrgica 
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Cerâmicas e Compósitos Genéricos 
Cerâmicas Naturais 
Genéricas 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
Calcário(mármore) Grande parte CaCO3 
Fundações de edifícios, pisos, revestimentos, 
bancadas, construção em geral 
Arenito Grande parte SiO2 
Granito Aluminossilicatos 
Gelo H2O Engenharia ártica 
Compósitos 
Genéricos 
Composição Típica 
(% em peso) 
Aplicações Típicas 
GFRP Fibra de vidro + Polímero Estruturas de alto desempenho mecânico 
(elevada relação resistência/peso) CFRP Fibra de carbono + Polímero 
Cermet Carboneto de W + Cobalto Ferramentas de corte, matrizes 
Osso Hidroxiapatita + Colágeno Principal material estrutural de animais 
Novos compósitos Alumina + Carboneto de Si Aplicações em altas temperaturas 
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Slide 24 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
• Cimento e concreto são usados em construção em enorme escala, igualados apenas por 
aço estrutural, tijolo e madeira. 
• Cimento é uma mistura de uma combinação de cal (CaO), sílica (SiO2) e alumina (Al2O3), 
que endurece quando misturada com água. 
• Concreto é um agregado de areia e pedras unidas por cimento, que normalmente envolve 
uma estrutura metálica feita em aço (vergalhão) para conferir maior resistência à tração. 
• Abaixo, marcantes exemplos de construção em concreto: projetos de Oscar Niemeyer. 
Cerâmicas e Vidros Genéricos 
Catedral de Brasília 
Museu de Arte Contemporânea - Niterói 
../Fotos/Catedral de Brasília 4.jpg
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Slide 25 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
• Os polímeros são compostos de longas moléculas que 
possuem uma espinha dorsal de átomos de carbono 
ligados por ligações covalentes. Essas longas moléculas são 
ligadas umas às outras por fracas ligações de Van der 
Waals e pontes de hidrogênio (secundárias) ou por essas 
duas e mais ligações cruzadas covalentes. 
• O ponto de fusão das ligações fracas é baixo, próximo da 
T ambiente. Por isso, os polímeros geralmente apresentam 
Polímeros e Elastômeros 
 características típicas de material próximo do seu ponto de fusão: sofrem fluência 
 e a deformação elástica, resultante da atuação de esforços, aumenta ao longo do tempo. 
• Polímeros são menos rígidos, resistentes, e tenazes do que a maioria dos metais; porém, 
são mais leves, mais baratos, mais fáceis de conformar e menos dependentes de energia. 
• As principais classes de polímeros aqui consideradas são as seguintes: 
 Termoplásticos como o polietileno, que amolece com aquecimento. 
 Termofixos ou resinas como epóxi, que endurecem quando dois componentes (uma 
resina e um endurecedor) são misturados na temperatura ambiente ou aquecidos juntos. 
 Elastômeros ou Borrachas. 
 Polímeros naturais, como celulose, lignina e proteína, que proporcionam a base 
mecânica de grande parte da vida vegetal e animal. 
Polietileno 
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Slide 26 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Termoplásticos Genéricos 
• Polietileno é o mais comum entre os termoplásticos, 
que são descritos como polímeros lineares, pois as 
cadeias em geral não tem ligações cruzadas. Por isso 
amolecem quando aquecidos, facilitando a conformação. 
• Os Termoplásticos são produzidos por polimerização 
(adição) de subunidades (monômeros) de modo a formar 
longas cadeias. 
• Principais Termoplásticos Genéricos: polietileno 
(PE), polipropileno (PP), politetrafluoretileno ou Teflon 
(PTFE), poliestireno (PS), cloreto de polivinila (PVC), 
Acrílico ou polimetilmetacrilato (PMMA), Náilon 66. 
• A figura superior mostra uma cobertura transparente 
feita com Acrílico (polimetilmetacrilato), também usado 
em janelas de aviões. 
• A figura inferior ilustra diversos artefatos produzidos 
com Teflon, que apresenta resistência em temperaturas 
altas, baixo atrito e característica anti-aderente. Usado 
ainda em revestimentos de panelas, mancais e vedações. 
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Slide 27 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Polímeros especiais para coberturas 
• As tensoestruturas possibilitam a cobertura 
de grandes vãos livres, pois possuem pouco 
peso total a ser suportado. Também permitem 
variadas formas, cores e graus de translucidez, 
além de facilidade de fabricação e transporte, e 
montagem rápida . 
• Além da estrutura metálica, outro elemento 
fundamental em tais coberturas é a 
membrana: as mais empregadas atualmente 
são as de poliéster revestido de PVC ou PVDF, 
as de PTFE (politetrafluoretileno) combinado 
com fibra de vidro e os filmes de ETFE (etileno 
tetrafluoretileno). Ou seja, todas exploram as 
vantajosas características de durabilidade, 
segurança e estética de polímeros especiais. 
• No PTFE só existem dois tipos de ligações: 
"C-C" e "C-F". Elas são extremamente estáveis 
e é muito difícil rompê-las. Daí resulta a 
extraordinária resistência química do PTFE, 
sendo também totalmente incombustível. 
Polimerização 
Tetrafluoretileno PTFE 
Estádio Nacional de Varsóvia – Polônia 
Abertura da Euro Copa 2012 
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Slide 28 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
• ETFE (Etileno-tetrafluoretileno) é um copolímero de 
etileno e tetrafluoretileno, cuja estrutura é a seguinte: 
Comparado com o vidro, o ETFE transmite mais luz, é 
melhor isolante térmico, é mais leve e tem instalação 
mais barata. Este polímero suporta cerca de 400 vezes 
o seu próprio peso, pode ser alongado até 3 vezes o 
seu comprimento sem perda da elasticidade e tem uma 
superfície antiaderente que resiste à sujeira. É 
facilmente reparável, reciclável e durável, não sofrendo 
danos quando exposto aos raios UV. A cobertura no 
zoológico de Arnheim (Holanda) já dura 30 anos, sem 
sinais de deterioração. É comum usá-lo com ar insuflado 
entre dois filmes do polímero formando uma bolha, 
com iluminação de LED entre as placas. O estádio de 
Manaus (figura ao lado) terá cobertura e fachada 
compostas por estrutura metálica revestida por 
membrana não tensionada (detalhes no próximo slide). 
As coberturas translúcidas iluminadas 
de ETFE têm sido usadas em marcos 
arquitetônicos modernos, como o Cubo 
d’ Água na China (figura ao lado). 
Polímeros especiais para coberturas 
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Slide 29 
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Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
• Esta é a perspectiva da nova fachada da 
Arena Pernambuco. É a única entre as arenas 
para a Copa do Mundo do Brasil a utilizar um 
revestimento feito por filmes de ETFE (Etileno 
Tetrafluoretileno) combinados com iluminação 
por LED. O material, importado da Alemanha, 
é o mesmo utilizado na Allianz Arena (abertura 
da Copa do Mundo da Alemanha em 2006), e 
no complexo aquático das Olimpíadas de 
Pequim 2008 (Cubo D´Água). 
• O estádio de Manaus (figura ao lado) terá 
revestimento da cobertura parcialmente 
translúcido e parcialmente opaco. Na parte 
translúcida, a cobertura na forma de lentes ovais 
será feita de fibra de vidro com PTFE ou filme 
ETFE, que serão sustentados por uma estrutura 
de aço. As coberturas com membranas ganham 
espaço por permitirem variadas formas, cores e 
graus de translucidez. E, pelo baixo peso, são 
adequadas também para os tetos retráteis. 
Polímeros especiais para coberturas 
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Slide 30 
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Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Polímeros especiais para coberturas 
• O Khan Shatyr Entertainment Center foi inaugurado em 
2010 na capital do Cazaquistão, Astana. Possui a maior 
cobertura transparente do mundo, com 150 m de altura e 
140.000 m2 (10 campos de futebol). Inclui centro comercial, 
restaurantes, cinema, parque aquático,jardim botânico, rio 
para desportos aquáticos e resort com praia artificial. 
• Cobertura com tensoestrutura de membranas de 
ETFE: permite a iluminação natural e a climatização 
controlada do interior. Assim, os sistemas de ar condicionado 
mantêm a temperatura interna entre 15 e 30°C, enquanto a 
temperatura externa varia entre -35 e 35°C. 
../../Desenvolvimento de Produtos/Material para Trabalhos/Khan Shatyr Shopping Entertainment Center - Kazakhstan - YouTube.mp4
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Slide 31 
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Termoplásticos Genéricos 
— C — 
F 
F 
n 
 C — 
Cl 
H 
— C — 
H 
H 
n 
( — C6H11NO — ) n 
— C — 
H 
H 
n 
Polietileno 
PE 
Politetrafluoretileno 
PTFE 
— C — 
 CH3 
H 
— C 
H 
H 
n 
H 
— C — 
 C6H5 
H 
— C 
H 
n 
Polipropileno 
PP 
Poliestireno 
PS 
Cloreto de Polivinila 
PVC 
H 
— C — 
H 
 C — 
COOCH3 
H 
n 
Polimetilmetacrilato 
(Acrílico) - PMMA 
Náilon 66 
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Slide 32 
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Termoplásticos Genéricos 
• Em várias aplicações tradicionais da madeira, 
esta vem sendo substituída por polímeros e 
por compósitos destes com fibras vegetais, a 
madeira sintética ou madeira plástica. 
• Os principais polímeros usados são o PVC e o 
PEAD (polietileno de alta densidade), tanto 
virgens quanto reciclados. 
• Algumas das principais vantagens em relação 
à madeira: maior resistência à ação do sol, da 
chuva, do contato com o solo, imune à insetos, 
menor densidade, maior durabilidade (50 anos). 
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Slide 33 
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Termoplásticos Genéricos 
• Além do aspecto quase idêntico ao da madeira, sua limpeza 
e manutenção são mais simples, e ainda ajuda na reciclagem 
de plásticos e na preservação do meio ambiente: 700 kg 
de madeira sintética equivale a uma árvore de grande porte. 
• Merecem destaque sua aplicação em móveis e decks de 
piscinas, e dormentes nos leitos de ferrovias. Esses últimos 
têm a vantagem de não trincarem, de absorverem vibrações 
preservando o material e a geometria da via, sendo ainda 
mais leves e de maior durabilidade do que a madeira natural. 
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Slide 34 
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Termofixos e Elastômeros Genéricos 
• Os Termofixos ou Resinas, depois de endurecidos, apresentam 
um número muito grande de ligações cruzadas, sendo descritos 
como polímeros de rede. 
• As ligações cruzadas se formam durante a polimerização da 
resina líquida com o endurecedor, gerando estrutura amorfa. Se for 
reaquecido, as ligações secundárias se fundem, deteriorando suas 
propriedades, e inviabilizando o seu trabalho a quente. 
• Os termofixos genéricos são os epóxis e poliésteres, usados 
como matriz polimérica nos compósitos reforçados por fibras. 
• Elastômeros ou borrachas são polímeros quase lineares com 
ligações cruzadas ocasionais, que já se fundiram em temperatura 
ambiente. 
• A figura superior mostra um exemplo de aplicação de PVC 
(termoplástico) na fabricação de esquadrias de janelas, em 
substituição à madeira. 
• A figura inferior mostra um pneu de automóvel, produzido com 
borracha sintética, ou seja, um elastômero (polibutadieno). 
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Slide 35 
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Termofixos (Resinas) Genéricos 
n 
— C — C6H4 — O — CH2 — CH — CH2 — 
CH3 
 CH3 
— O — C6H4 
OH 
n 
— C — (CH2)m— C — O — C — 
 O CH2OH O 
 CH2OH 
n 
— C6H2 — CH2 — 
 CH2 
 OH 
Epóxi 
Poliéster 
Fenolformaldeído 
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Slide 36 
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Elastômeros (Borrachas) Genéricos 
Policloropreno: 
Neoprene. É uma 
borracha resistente 
a óleo, usada para 
vedações. 
C — C — 
 H 
— C — C 
H 
H 
n 
H 
H H 
C — C — 
 Cl 
— C — C 
H 
H 
n 
H 
H H 
Polibutadieno: 
Borracha 
sintética, pneus 
para automóveis. 
C — C — 
 CH3 
— C — C 
H 
H 
n 
H 
H H 
Poliisopreno: Borracha natural. 
C — C — 
 R 
— C — C 
H 
H 
n 
H 
H H 
Os Elastômeros comuns são todos baseados em uma única 
estrutura (figura ao lado), com a posição R ocupada por H, 
CH3 ou Cl. 
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Slide 37 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
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Compósitos Genéricos 
• Os materiais compósitos são utilizados há muito tempo. 
Por exemplo, palha e crina de cavalo têm sido usadas 
para reforçar tijolos de barro (melhorando sua tenacidade 
à fratura) há pelo menos 5.000 anos! 
• O desenvolvimento e produção de compósitos modernos 
vem crescendo nos últimos 30 anos, principalmente os 
compósitos fibrosos: inicialmente os polímeros reforçados 
com fibras de vidro (GFRP) e mais recentemente os 
polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRP). 
• Seu uso em barcos e a crescente substituição de metais 
por compósitos em aeronaves e sistemas de transporte 
terrestre pode ser considerado o início de uma 
revolução na seleção de materiais, e que ainda 
deve crescer muito mais. 
• A figura superior mostra o emprego de GFRP na 
produção de piscinas, muito difundido atualmente. 
• A figura inferior revela um dos mais sofisticados 
usos de CFRP: diversos componentes dos atuais 
carros de Fórmula 1 são feitos desse compósito. 
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Slide 38 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Compósitos Genéricos 
• Além dos carros de Fórmula 1, as fibras de carbono 
nos CFRP já estão sendo usadas nas carrocerias de 
carros esportivos de elevado padrão, como o LaFerrari, 
o Lamborghini Aventador, o Bugatti Veyron, o 
McLaren MP4-12C, e o Aston Martin Vanquish. 
• Parcerias da Daimler (Mercedes) e GM com empresas 
japonesas produtoras de fibras de carbono (Toray e 
Teijin), assim como da Ford com a Dow Chemical, visam 
iniciar em poucos anos o uso extensivo de CFRP 
(fibras de carbono + resina polimérica) em carros com 
grande volume de vendas. Isso decorrerá da redução 
do tempo de cura das resinas, da automação e da 
redução de custo do processo. 
• A BMW pretende lançar em 2013 o primeiro modelo 
de produção em massa, o elétrico i3, com carroceria 
quase integralmente em fibra de carbono. Atualmente 
as mantas de fibra de carbono são cortadas a mão, 
embebidas em resinas e aquecidas em autoclaves por 
várias horas, até atingirem sua forma final. Na produção 
do i3 será empregado um processo automatizado . 
Lamborghini Aventador 
Bugatti Veyron 
BMW i3 
../../../Favorites/Videos/Downloads do RealPlayer/PC ou Mac/BMW i3 Concept. The Megacity Vehicle. - BMW i. Born Electric..rv
../Material para trabalhos/BMW i3 Concept. The Megacity Vehicle. - BMW i. Born Electric..mp4
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Slide 39 
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Compósitos Genéricos 
• Primeiros passos: formas simples, como o teto do 
esportivo M3 da BMW, já são hoje produzidas de forma 
semi-automática. O tempo no forno já foi reduzido 
substancialmente pelos engenheiros especialistas. 
• Em 1981, quando a McLaren construiu o primeiro 
monocoque (Fórmula 1) em compósito de fibra de 
carbono, eram consumidos 6 dias para fabricar uma 
carroceria. Atualmente, seu esportivo MP4-12C precisa 
de apenas 4 horas. Uma carroceria custavano inicio 
35.000 Euros, e hoje está em torno de 5.000 Euros. 
• No Lamborghini Aventador, a estrutura central 
(monocoque) é toda em fibra de carbono. O objetivo é 
conseguir um chassi leve e resistente, pois isso é 
fundamental num carro esportivo. O conjunto da 
estrutura, incluindo as armações de alumínio dianteiro e 
traseiro (o body-in-white), apresenta uma combinação 
impressionante de extrema rigidez torcional de 35.000 
Nm/grau. Assim, é obtido um nível extremamente 
elevado de segurança passiva para o motorista e seu 
passageiro, tendo peso de apenas 229,5 kg. 
Estrutura do Lamborghini Aventador 
McLaren MP4-12C 
Teto do BMW M3 
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Slide 40 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Compósitos Genéricos 
• O LaFerrari, lançado no Salão de Genebra 2013, 
explora o conceito multi-material no projeto da 
estrutura e tapamentos da carroceria, visando 
máxima rigidez e resistência com mínimo peso. 
• São empregados compósitos “prepreg” com 
vários tipos de fibras de carbono e aramida: 
 T800 – usada no chassis em geral e no teto 
 T1000 – ultra-alta resistência no estribo e portas 
 M46J – alto módulo de rigidez p/ estruturas 
 Kevlar – elevada resistência ao impacto 
• Barras de reforço no estribo garantem excelente 
resistência ao impacto lateral (rígidas normas Euro). 
• A parte inferior do assoalho tem revestimento de 
Kevlar, de modo a proteger a estrutura contra 
danos por impacto de pedras. 
• Também foi adotada a integração de peças 
diretamente no chassis, como é o caso da estrutura 
do assento, para a redução de peso. 
• A polimerização (cura) da resina dos compósitos é 
realizada em duas fases entre 130 e 150ºC em 
autoclave (pressão  6 bar), com a peça envelopada 
a vácuo para eliminar eventuais vazios nos 
laminados (entre as mantas). 
Teto do BMW M3 
Estrutura 
do assento 
Estribo com 
barras de reforço 
Melhorias de desempenho estrutural 
em relação ao Ferrari Enzo: 
 - 20% em peso 
+ 27% rigidez em torção 
+ 22% em flexão 
../../../Favorites/Videos/Downloads do RealPlayer/LaFerrari - focus on the chassis - YouTube.mp4
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Classes e Sub-Classes 
 
Slide 41 
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Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Compósitos e Metais Genéricos 
• A estrutura central de fibra de carbono (75 
kg) é acoplada às estruturas frontal e traseira de 
alumínio, projetadas para deformar e absorver 
energia no caso de colisão, mantendo a célula 
central íntegra para proteger os passageiros. 
• O suporte do painel de instrumentos é feito em 
liga de magnésio, cuja densidade é de apenas 
1,7 g/cm3 (2/3 da densidade do alumínio). 
• O conjunto leve e compacto do motor, caixa de 
marchas e transmissão permitiu uma posição 
mais baixa do centro de gravidade e contribuiu 
para o baixo peso total (1.338 kg). 
• Peças da suspensão e as rodas são feitas em 
ligas de alumínio de alta resistência forjadas. 
• O sistema de escapamento é feito em Aço 
Inox e Inconel (liga resistente ao calor). 
• O teto é de chapa de alumínio e vários painéis 
externos da carroceria são feitos com SMC 
(sheet molding compound), também conhecido 
por GFRP, ou seja, fibra de vidro em matriz 
de poliéster. 
Teto do BMW M3 
McLaren MP4-12C 
../Fotos/McLaren MP4_12C_Carbon MonoCell.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Carbon MonoCell.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Carbon MonoCell.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Carbon MonoCell.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-dash-support.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-dash-support.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-dash-support.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-dash-support.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-dash-support.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-dash-support.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-suspension.jpg
../Fotos/McLaren-MP4-12C-wheel.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Chassis 2.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Chassis 2.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Chassis 2.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Chassis 2.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Chassis 2.jpg
../Fotos/McLaren MP4_12C_Chassis 2.jpg
../Fotos/McLaren_MP4_12C_exploded_car.jpg
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Slide 42 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Compósitos e Metais Genéricos 
Teto do BMW M3 
• O Aston Martin Vanquish foi considerado o 
mais belo super carro esportivo de 2012. 
• A parte externa da carroceria é feita com 
polímeros reforçados com fibra de 
carbono (CFRP), e a estrutura interna explora 
predominantemente as ligas de alumínio. 
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Slide 43 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Compósitos Genéricos 
• Aqui são mostrados os dois mais promissores 
sistemas de transporte coletivo urbano, que estão para 
iniciar operação a partir de 2013 e 2014, ambos com 
tecnologia brasileira: o Aeromóvel e o Maglev Cobra. 
• O aeromóvel utiliza propulsão pneumática, e o 
Cobra explora a levitação magnética pela ação de 
supercondutores resfriados com nitrogênio líquido. 
• Os dois sistemas utilizam cabines/vagões de baixo 
peso, simplificando e barateando as estruturas, 
reduzindo o consumo de energia, a emissão de 
ruídos e eliminando a geração de poluentes. 
• Tais unidades devem ser fabricadas com compósitos 
de fibra de vidro (GFRP), ligas de alumínio de alta 
resistência e painéis de polímeros transparentes. 
Teto do BMW M3 
Aeromóvel de Porto Alegre 
Aeromóvel de Nova Iguaçu Maglev COBRA – Rio de Janeiro 
../../Desenvolvimento de Produtos/Material para Trabalhos/Maglev - Cobra - YouTube.mp4
../../Desenvolvimento de Produtos/Material para Trabalhos/SIMULAÇÃO LINHA DO AEROMÓVEL - YouTube.mp4
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Slide 44 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
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Compósitos Genéricos 
ligas de alumínio 
70% 
aços 
11% 
titânio
7% 
compósitos
11% 
outros
1% 
compósitos
50% 
outros
5% 
ligas de alumínio 
20% 
aços 
10% 
titânio
15% 
Exemplo da dramática e rápida 
substituição do Alumínio por 
Compósitos nos componentes 
estruturais do Boeing 777 para o 
Boeing 787: 
Uso de materiais estruturais no Boeing 777 (1996) Uso de materiais estruturais no Boeing 787 (2008) 
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Slide 45 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Compósitos Genéricos 
• O Kevlar é um polímero sintético de baixa densidade 
(poliaramida). Principais características: resistência ao ataque 
químico, ao fogo (só queima acima de 1000 ºC e após 8 
segundos), ao cisalhamento e a impactos (muito tenaz). 
Principais aplicações: coletes e capacetes à prova de balas, 
pneus especiais, roupas de pilotos de Fórmula 1, roupas contra 
incêndios, cintos de segurança, construções aeronáuticas, raquetes 
de tênis e peças de aviões. Algumas aplicações são compósitos 
de resinas poliméricas reforçadas com fibras de Kevlar (KFRP). 
• As fibras aramidas se baseiam em cadeias poliméricas aromáticas de 
poliamidas, semelhantes ao nylon, e são produzidas através de extrusão em 
uma solução de ácido sulfúrico. É uma estrutura que consiste em grupos de 
cadeias poliméricas alinhadas e cristalinas, separadas umas das outras e 
fracamente ligadas entre si. 
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Slide 46 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
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Compósitos Avançados para o futuro 
• Em 2012 pesquisadores coreanos criaram as fibras mais 
fortes do mundo, combinando flocos de grafeno e 
nanotubos de carbono. Elas tem tenacidade específica de 
970 J/g , enquanto o Kevlar tem 786 J/g. 
• A proporção em peso entre grafeno e nanotubos é de 1:1, 
reduzindo assim o custo do material. Enquanto os 
nanotubos de carbono de alta pureza custam entre 
US$25.000 eUS$90.000 o quilograma, o óxido de grafeno 
custa US$450 o quilograma. 
• O processo é considerado bastante simples e adequado 
para industrialização, permitindo vislumbrar interessantes 
futuras aplicações em novos materiais compósitos. 
Esquema da evolução do processo de formação da fibra, que mistura estruturas 
tubulares e planares, como a seda das aranhas. 
Nanotubos de 
carbono 
Grafeno 
FONTE: www.nature.com/ncomms/journal/v3/n1/full/ncomms1661.html 
../Fibras mais fortes do mundo.pdf
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Slide 47 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
Materiais Naturais 
• Além da estética, o couro proporciona diversos outros 
benefícios em relação a outros materiais: desde a 
conservação do interior do veículo e sua valorização, 
conforto, segurança (não propaga fogo), durabilidade, 
facilidade na limpeza e higienização, até a redução de 
ácaros e bactérias que causam mal cheiro e prejudicam a 
saúde dos ocupantes (pessoas alérgicas). 
• O uso de coberturas naturais rústicas para o telhado 
é uma forma de integrar a construção à natureza. 
Muito usadas para casas de praia ou de campo, 
além de hotéis e clubes, cobrindo ambientes de 
lazer, como varandas, quiosques, áreas de 
churrasqueiras, ou mesmo a casa inteira. O melhor 
resultado é obtido com o uso de fibras naturais 
tradicionais, como o sapé, a piaçava ou a palha 
santa fé. Tais coberturas protegem contra a ação 
da chuva, do vento e do sol, mas a maior vantagem 
é o conforto térmico e acústico, além do ambiente 
aconchegante. No caso da piaçava, o tempo de 
vida médio é de 12 a 15 anos. 
EEIMVR 
Aula 3 – Materiais de Engenharia 
Classes e Sub-Classes 
 
Slide 48 
Seleção de Materiais 
Engenharia Metalúrgica 
Rogério Itaborahy Tavares 
• Projetos arquitetônicos, unindo estilo rústico ao 
contemporâneo, exploram as vantagens de 
diferentes materiais, inclusive os naturais, como 
pedra e madeira. Isso tudo sem deixar de pensar 
na estética, resultando em lindas construções, 
confortáveis e sofisticadas. A madeira proporciona 
rapidez na construção, facilidade e baixo custo de 
manutenção, conforto térmico, durabilidade, beleza 
e harmonia. 
• Laminado de madeira (Veneer) é um dos 
materiais usados em mobiliários de aeronaves 
executivas, sendo o que mais representa luxo e 
distinção. A aplicação desse material ao substrato 
(painel sanduíche) ocorre por colagem com 
adesivo (à base de policloroprene). Em seguida, o 
Veneer recebe aplicação de verniz (à base de PU - 
poliuretano e/ou poliéster), que confere proteção e 
beleza ao produto final, realçando as texturas e 
desenhos da superfície. 
Materiais Naturais