MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO PLANO DE ENSINO Ano Semestre letivo o 1. Identificação Código 1.1 Disciplina: Ciência dos Materiais Unidade: Centro de Desenvolvimento Tecnológico Responsável: Engenharia de Materiais Curso(s) atendido(s)/semestre do curso: Engenharia de Produção 1.5 Professor regente: José Henrique Alano 1.6 Carga horária total: Caráter: Teórica: 68 Prática: ( X ) obrigatória Exercícios: EAD: ( ) optativa ( ) outro (especificar): 1.7 Créditos: Currículo: ( X ) semestral ( ) anual 1.10 Local/horário: ICH, sala 247/ 19:00h 1.11 Pré-requisito (s): Química Geral (Código: ) 10

2 2. Ementa Introdução à Ciência dos Materiais. Estrutura atômica e cristalina; Imperfeições em sólidos; Difusão; Propriedades Mecânicas, térmicas e elétricas; diagrama de fases; materiais poliméricos, metálicos e cerâmicos. 3. Objetivos 3.1. Gerais Apresentar os conceitos básicos da Ciência dos Materiais Específicos Relacionar os conceitos de Ciência dos Materiais com estrutura, processamento e propriedades dos materiais utilizados em engenharia. Consequência do uso de materiais tecnológicos nas diferentes sociedades, de diferentes etnias. 4. Metodologia de ensino: Aula expositiva e de exercícios. 5. Descrição do conteúdo/unidades (programa) 11

3 Unidade 1 - Introdução à ciência de materiais 1.1) Perspectiva Histórica 1.2) Classificação dos materiais 1.3) Materiais avançados Unidade 2 Estrutura Atômica e Ligação Interatômica 2.1) Conceitos fundamentais 2.2) Elétron nos átomos 2.3) Tabela Periódica 2.4) Forças e energia de ligação Unidade 3 Estrutura de sólidos cristalinos 3.1) Conceitos fundamentais 3.2) Células unitárias 3.3) Estrutura cristalinas de metais 3.4) Polimorfismo e alotropia 3.5) Sistemas cristalinos 3.6) Direções cristalográficas 3.7) Planos cristalográficos 3.8) Densidade atômica linear e planar 3.9) Estruturas cristalinas compactas 3.10) Materiais policristalinos Unidade 4 Imperfeições em sólidos 4.1) Lacunas e auto-intersticiais 4.2) Impurezas em sólidos 4.3) Discordâncias 4.4) Defeitos intersticiais 4.5) Defeitos volumétricos ou de massa 4.6) Vibrações atômicas Unidade 5 Difusão 5.1) Mecanismos de difusão 5.2) Difusão em estado estacionário 5.3) Difusão em estado não-estacionário 12

4 5.4) Fatores que influenciam a difusão Unidade 6 Propriedades mecânicas 6.1) Conceitos de tensão e deformação 6.2) Propriedades elásticas dos materiais 6.3) Propriedades de tração 6.4) Tensão verdadeira e deformação verdadeira 6.5) Recuperação elástica durante uma deformação plástica 6.6) Deformações compressiva, cisalhante e torcional 6.7) Dureza Unidade 7 Propriedades térmicas 7.1) Capacidade calorífica 7.2) Expansão térmica 7.3) Condutividade térmica 7.4) Tensões térmicas Unidade 8 Propriedades elétricas 8.1) Lei de Ohm 8.2) Condutividade elétrica 8.3) Condução eletrônica e iônica 8.4) Estrutura da banda de energia nos sólidos 8.5) Mobilidade eletrônica 8.6) Resistividade elétrica dos metais 8.7) Semicondutividade 8.8) Condução elétrica em cerâmicas iônicas e em polímeros Unidade 9 Diagramas de fases 9.1) Definições e conceitos básicos 9.2) Diagramas de fase em condições de equilíbrio 9.3) Sistema ferro-carbono Unidade 10 Materiais metálicos 10.1) Transformações de fases em metais 10.2) Alterações microestruturais e das propriedades em ligas ferro-carbono 13

5 10.3) Processamento térmico de ligas metálicas 10.4) Processos de recozimento 10.5) Tratamento térmico de aços 10.6) Endurecimento por precipitação 10.7) Ligas metálicas 10.8) Fabricação dos metais 10.9) Ligas ferrosas 10.10) Ligas não-ferrosas Unidade 11 Materiais cerâmicos 11.1) Estruturas cerâmicas 11.2) Propriedades mecânicas 11.3) Aplicações e processamento das cerâmicas 11.4) Vidros 11.5) Produtos à base de argila 11.6) Refratários Unidade 12 Materiais poliméricos 12.1) Estruturas poliméricas 12.2) Propriedades mecânicas e termomecânicas 12.3) Aplicações e processamento dos polímeros Unidade 13 Materiais compósitos 13.1) Compósitos reforçados com partículas 13.2) Compósitos reforçados com fibras 13.3) Compósitos estruturais Unidade 14 Seleção de materiais 14.1) Critérios de seleção de materiais 14.2) Seleção de materiais e projetos 14.3) Seleção de materiais e análise de falhas 14

6 Semana Data Tópico abordado 1ª 16/03/2016 Apresentação geral da disciplina pelo professor, envolvendo discussão do conteúdo programático, da metodologia a ser desenvolvida, dos métodos e critérios de avaliação e da bibliografia. 2ª 23/03/2016 Unidade 1 - Introdução à ciência de materiais 1.1) Perspectiva Histórica; 1.2) Classificação dos materiais; 1.3) Materiais avançados Unidade 2 Estrutura Atômica e Ligação Interatômica 2.1) Conceitos fundamentais; 2.2) Elétron nos átomos; 2.3) Tabela Periódica; 2.4) Forças e energia de ligação 3ª 30/03/2016 Unidade 3 Estrutura de sólidos cristalinos 3.1) Conceitos fundamentais; 3.2) Células unitárias; 3.3) Estrutura cristalinas de metais; 3.4) Polimorfismo e alotropia; 3.5) Sistemas cristalinos; 3.6) Direções cristalográficas; 3.7) Planos cristalográficos; 3.8) Densidade atômica linear e planar; 3.9) Estruturas cristalinas compactas; 3.10) Materiais policristalinos 4ª 06/04/2016 Unidade 4 Imperfeições em sólidos 4.1) Lacunas e auto-intersticiais; 4.2) Impurezas em sólidos; 4.3) Discordâncias 4.4) Defeitos intersticiais; 4.5) Defeitos volumétricos ou de massa; 4.6) Vibrações atômicas Unidade 5 Difusão 5.1) Mecanismos de difusão; 5.2) Difusão em estado estacionário; 5.3) Difusão em estado não-estacionário; 5.4) Fatores que influenciam a difusão 5ª 13/04/2016 PRIMEIRA AVALIAÇÃO 6ª 20/04/2016 Unidade 6 Propriedades mecânicas 6.1) Conceitos de tensão e deformação; 6.2) Propriedades elásticas dos materiais; 6.3) Propriedades de tração; 6.4) Tensão verdadeira e deformação verdadeira; 6.5) Recuperação elástica durante uma deformação plástica; 6.6) Deformações compressiva, cisalhante e torcional; 6.7) Dureza 7ª 27/04/2016 Unidade 7 Propriedades térmicas 7.1) Capacidade calorífica; 7.2) Expansão térmica; 7.3) Condutividade térmica; 7.4) Tensões térmicas 15

7 8ª 04/05/2016 Unidade 8 Propriedades elétricas 8.1) Lei de Ohm; 8.2) Condutividade elétrica; 8.3) Condução eletrônica e iônica; 8.4) Estrutura da banda de energia nos sólidos; 8.5) Mobilidade eletrônica; 8.6) Resistividade elétrica dos metais; 8.7) Semicondutividade; 8.8) Condução elétrica em cerâmicas iônicas e em polímeros 9ª 11/05/2016 Unidade 9 Diagramas de fases 9.1) Definições e conceitos básicos; 9.2) Diagramas de fase em condições de equilíbrio; 9.3) Sistema ferro-carbono 10ª 18/05/2016 SEGUNDA AVALIAÇÃO 11ª 25/05/2016 Unidade 10 Materiais metálicos 10.1) Transformações de fases em metais; 10.2) Alterações microestruturais e das propriedades em ligas ferrocarbono;10.3) Processamento térmico de ligas metálicas; 10.4) Processos de recozimento; 10.5) Tratamento térmico de aços; 10.6) Endurecimento por precipitação; 10.7) Ligas metálicas; 10.8) Fabricação dos metais; 10.9) Ligas ferrosas 10.10) Ligas não-ferrosas 12ª 01/06/2016 Unidade 11 Materiais cerâmicos 11.1) Estruturas cerâmicas; 11.2) Propriedades mecânicas 11.3) Aplicações e processamento das cerâmicas; 11.4) Vidros; 11.5) Produtos à base de argila; 11.6) Refratários 13ª 08/06/2016 Unidade 12 Materiais poliméricos 12.1) Estruturas poliméricas; 12.2) Propriedades mecânicas e termomecânicas; 12.3) Aplicações e processamento dos polímeros 14ª 15/06/2016 Unidade 13 Materiais compósitos 13.1) Compósitos reforçados com partículas; 13.2) Compósitos reforçados com fibras; 13.3) Compósitos estruturais Unidade 14 Seleção de materiais 14.1) Critérios de seleção de materiais; 14.2) Seleção de materiais e projetos; 14.3) Seleção de materiais e análise de falhas 15ª 22/06/2016 TERCEIRA AVALIAÇÃO 16ª 06/06/2016 SEMINÁRIOS 17ª 13/07/2016 SEMINÁRIOS 16

8 18ª 20/07/2017 EXAME 6. Critérios de avaliação A avaliação será feita através da apresentação de um seminário (S) e pela aplicação de três provas individuais (P). A média M será dada por: M = (P1+ P2 +P3+ S1) / 4 Será considerado aprovado o aluno que tiver média M igual ou superior a 7,0 (sete) e frequência nas aulas igual ou superior a 75%. O aluno que não tiver média M igual ou superior a 7,0 (sete), mas com presença nas aulas igual ou superior a 75%, poderão realizar um exame final. Após o exame, a nota final deverá ser igual ou superior a 5,0 (cinco) para aprovação. 7. Bibliografia 7.1.Básica 1 W. D. Callister Jr. Ciência e engenharia de materiais: Uma introdução, 5ª edição, LTC, J. F. Shackelford. Ciência dos materiais, 6ª edição, Pearson Education, D. R. Askeland, P. P. Phulé, Ciência e engenharia dos materiais, Cengage Learning, R. E. Hummel, Understanding Materials Science, 2ª edição, Springer, Complementar - Literatura sobre o tema em bases indexadas ISI ( - Periódicos de relevância e base de patentes na área de materiais também podem ser encontrados em formato digital em - Teses e dissertações acessadas no portal 17

9 8. Aprovações Os casos omissos neste Plano de Ensino serão previamente resolvidos entre os discentes e o Professor Regente, ou sob sua supervisão, e, posteriormente, pelo corpo docente da instância responsável pela disciplina. ASSINATURAS: Professor responsável Professor regente Instância responsável* * Departamento ou colegiado ou câmara de ensino ou outra modalidade, de acordo com a estrutura administrativa de cada unidade acadêmica. 18