Universidade Estadual de Ponta Grossa Departamento de Engenharia de Materiais Disciplina: Ciência dos Materiais 1. Introdução

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1 Universidade Estadual de Ponta Grossa Departamento de Engenharia de Materiais Disciplina: Ciência dos Materiais 1 Introdução 1º semestre / 2016

2 204072: Ciência dos Materiais 1 Objetivo da disciplina... Apresentar conceitos fundamentais de Ciência dos Materiais Você aprenderá sobre: estrutura dos materiais como a estrutura dita as propriedades como o processamento pode modificar a estrutua 2

3 Bibliografia Livro texto: Materials Science and Engineering: An Introduction, W.D. Callister, Jr. and D.G. Rethwisch, 8th edition, John Wiley and Sons, Inc. (2010). Complementar: Lawrence H. Van Vlack Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais 4 a Edição, editora Campus Askeland, D.R. Fulay, P.P; Wright, W.J. The Science and Engineering of Materials. 6. ed. Stamford: Cengage Learning, R. A. Higgins Propriedades e Estruturas dos Materiais em Engenharia, editora Difel. A. F. Padilha Materiais de Engenharia Microestrutura e Propriedades, Editora Hemus. 3

4 SITE DA DISCIPLINA Informações gerais da disciplina Slides Listas de exercícios Notas 4

5 SISTEMA DE AVALIAÇÃO NF = 1ªNP + 2ªNP + NEF 3 5,0 A primeira nota parcial (1ª NP) será constituída pela média aritmética de duas provas denominadas de P1 e P2. A segunda nota parcial (2ª NP) será constituída pela média aritmética de duas provas denominadas de P3 e P4. A nota do exame final (NEF) será constituída pela nota de uma única prova na qual será avaliado todo o conteúdo da disciplina. 5

6 Datas das provas P1 Turma A: 18/04/2016 Turma B: 19/04/2016 P2 Turma A: 16/05/2016 Turma B: 17/05/2016 P3 Turma A: 13/06/2016 Turma B: 14/06/2016 P4 Turma A: 11/07/2016 Turma B: 12/07/2016 Exame final (data para as duas turmas) 27/07/2016 Todo o conteúdo da disciplina 6

7 Introdução O que é ciência dos materiais? Por que eu devo saber sobre ela? Materiais definem nossa sociedade Idade da Pedra (2,5 milhões a.c.) Idade do Bronze (3500 a.c.) Idade do Ferro (1000 a.c) Agora? Idade do silício? Idade do polímero? 7

8 Definições Ciência dos Materiais Investigação das relações entre composição/estrutura e propriedades dos materiais Engenharia dos Materiais Projeto, desenvolvimento ou aperfeiçoamento de técnicas de processamento de materiais (= técnicas de fabricação) com base nas relações composição/estrutura e propriedades. E também: Desenvolvimento de formas de produção de materiais socialmente desejáveis a custo socialmente aceitável. 8

9 Definições Ciência e Engenharia dos Materiais são campos intimamente interligados e interdisciplinares. Ciência e Engenharia dos Materiais é a área da atividade humana associada com a geração e a aplicação de conhecimentos que relacionem composição, estrutura e processamento de materiais às suas propriedades e usos. Morris Cohen, MIT (in Padilha, A.F. Materiais de Engenharia, Hemus, 1997, cap. 1) Objetivos: Desenvolvimento de materiais já conhecidos visando novas aplicações ou visando melhorias no desempenho. Desenvolvimento de novos materiais para aplicações conhecidas. Desenvolvimento de novos materiais para novas aplicações. 9

10 Objeto da Ciência e Engenharia de Materiais 10

11 Composição e Estrutura Composição Natureza química dos materiais Estrutura Associada ao arranjo dos componentes do material em estudo Pode (e deve) ser analisada em diferentes ESCALAS Estrutura em escala atômica (menor ou igual a nm = 10-9 m) Nanoestrutura (da ordem de nm) Sólidos Amorfos (alguns nm) e Sólidos Cristalinos (~ >100 nm até mm=10-3 m) Microestrutura (alguns m = 10-6 m até mm) Macroestrutura (normalmente igual ou maior que mm) 11

12 Escala Macro Escala Micro Estruturas Escala Nano Escala Atômica Bloco de motor em liga de alumínio fundido (material em desenvolvimento) Ford Motor Company 12

13 Tipos de materiais Metais: Resistentes, dúcteis Condutividade térmica e elétrica elevadas Opacos, refletivos. Polímeros/plásticos: Ligação covalente compartilhamento de e s Moles, dúcteis, baixa resistência, baixa densidade Isolantes térmicos e elétricos Translúcidos ou transparentes Cerâmicas: ligação iônica compostos de elementos metálicos e não metálicos (ex. óxidos, carbetos, nitretos) Frágeis, vítreo, deformação elástica Isolantes 13

14 Propriedades de um Material Propriedade Tipo e intensidade da resposta a um estímulo que é imposto ao material As principais propriedades dos materiais podem ser agrupadas em: Mecânicas Elétricas Térmicas Magnéticas Ópticas Químicas de Degradação (corrosão, oxidação, desgaste) 14

15 Processamento e Desempenho Processamento: conjunto de técnicas para obtenção de materiais com formas e propriedades específicas. Desempenho: resposta do material a um estímulo externo, presente nas condições reais de utilização. Monocristal (transparente) Policristal poroso (opaco) Policristal denso (translúcido) Exemplo : Três amostras de óxido de alumínio (Al 2 O 3 ) processadas por diferentes rotas. 15

16 São muitas perguntas......a serem RESPONDIDAS em cada caso! 16

17 Exemplo Implante de quadril Adapted from Fig , Callister 7e. 17

18 Exemplo Implante de quadril Adapted from Fig , Callister 7e. 18

19 Metas do curso: RESUMO As propriedades dos materiais dependem da sua composição e estrutura Usar o material certo para o serviço. Entender a relação entre propriedades, estrutura and processamento. 19

20 Capítulos do Callister abordados Callister 8ª edição Capítulo 1