Ciências dos materiais

LISTA 1

1 Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na Engenharia?

O papel das ciências dos materiais é o de desenvolver novos materiais.

Assim, a Ciências dos Materiais se ocupa em buscar novos materiais para aplicações práticas/industriais.

2 Diferencie conhecimento fenomenológico e enciclopédico.

Conhecimento fenomenológico provém da ciência, baseado no estudo das causas e efeitos ou na razão; o enciclopédico deriva de conhecimentos práticos devidos unicamente à experiência (empírico). Sabemos os resultados sem explicações científicas.

3 Classifique os materiais segundo os seguintes critérios:

aplicação na indústria;

• metais,
• cerâmicos
• polímeros
•  compósitos

Grau de desenvolvimento tecnológico

• Naturais - utilizados como se encontram na natureza
• Empíricos – desenvolvidos por intermédio de experiências empíricas
• Desenvolvimento científico- a ciência desenvolveu esse materiais
• projetados- fabricados com grau de conhecimento elevado

morfologia.-

• Monoestruturados,
• recobrimento,
• gradiente
• aleatório

4 Cite dois produtos que podem ser classificados como:

monoestruturado: ùnico conjunto de propriedades

Garrafas de vidro (silicatos) e latas de alumínio

recobrimento: propriedades da superfície diferente dos corpos

tintas em geral e bijuterias folheadas a ouro.

gradiente: multicamadas com gradiente de propriedades

Rolamento com tratamento superficial que propicie um endurecimento na parte de contato;

Transistores e diodos são exemplos de materiais com gradiente de camadas

 composição aleatória:

concreto com brita e vigas compostas de aço e concreto aços suportam a tração e o concreto a compressão.

5 Como se interrelacionam estrutura, propriedades, processamento e desempenho em serviço de um material?

O desempenho de um material depende das suas propriedades, as quais por sua vez, são uma função da sua estrutura(s); adicionalmente, a(s) estrutura(s) são determinadas pela maneira como o material foi processado.

Assim, o Processamento determina a Estrutura que determina as Propriedades que determina o Desempenho.

6 Dê dois exemplos que evidenciam a relação entre estrutura e propriedades dos materiais.

Metais têm elétrons praticamente livres, o que os confere propriedades de condutividade elétrica e térmica.

Os compósitos por serem constituídos por mais de um tipo de material possuem propriedades que um material monofásico não possui.

7 Como se divide e qual o critério no estudo da estrutura de um material?

Estrutura atômica: partículas elementares, número atômico, eletrosfera, ligações químicas e distância interatômica.

Estrutura cristalina: célula unitária, parâmetro de rede, densidade linear e planar e distâncias interplanares.

Microestrutura: fases, proporção, tamanho, composição, distribuição, forma e orientação.

Macroestrutura: geometria da peça e acabamento.

8 Em que estaria baseada a mudança de propriedades de um mesmo material fabricados por diferentes processos?

Diferentes processos de fabricação acarretam em diferentes microestruturas, e consequentemente diferentes propriedades.

9 Diferencie propriedades de corpo e de superfície.

Propriedades de corpo: comportamento mecânico, propriedades elétricas e magnéticas, conduditividade térmica;

Propriedades de superfície: Tratam da reatividade com o meio, resistência a corrosão e ao desgaste, biocompatibilidade e efeito decorativo.

10 Compare a microestrutura de um cobre fundido com a de um cobre trefilado.

Como explanados anteriormente, diferentes processos de fabricação levam a diferentes microestruturas, assim no cobre fundido encontramos grãos alargados, bolhas de gás e contração (rechupe); já na barra conformada encontramos inclusões alargadas, grãos alargados e arredondados, varia o formato do grão por exemplo.

11 Do que depende a escolha de um determinado processo de fabricação?

Os processos são definidos em função das propriedades dos materiais iniciais e das propriedades necessárias para fazer frente as condições de serviço da peça ou componente. Assim das características que se tem e características que se quer.

12 Diferencie com suas palavras os tipos de materiais quanto às suas propriedades (físicas, químicas e mecânicas) típicas.

Metais: são geralmente uma combinação de elementos metálicos. Seus elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular e por isso são bons condutores de calor e eletricidade; têm aparência lustrosa quando polidos; não são transparentes à luz visível; bastante utilizados em aplicações industriais.
Cerâmicos: são geralmente não metálicos e inorgânicos; são óxidos, nitretos e carbetos; são isolantes de calor e eletricidade; alta dureza, porém frágeis.
Polímeros: são geralmente compostos orgânicos, baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não-metálicos. São constituídos de moléculas muito grandes; apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexíveis.
Compósitos: são materiais onde se consegue misturar propriedades de materiais diferentes, obtendo-se relações ótimas de resistência mecânica/peso, ou elevada dureza e boa resistência ao impacto.

13 Por que utiliza-se uma alumina translúcida como invólucro de uma lâmpada de sódio?

A utilização ocorre devido a eliminação de poros o que proporciona uma microestrutura do material com menor tamanho de grão gerando um material translúcido, adicionalmente a eliminação de poros evita que os gases existentes no interior da lâmpada se dissipem.

A inexistência de poros e de ligantes ainda garante ligações bastante fortes entre os grãos, o que se traduz em elevadas resistências mecânicas.

14 A partir de um material de sua escolha, dê duas aplicações para o mesmo e descreva as propriedades de interesse em cada aplicação.