Disciplina: Ciência dos Materiais. Prof. Alex Bernardi

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1 Disciplina: Ciência dos Materiais Prof. Alex Bernardi

2 1 Aula Atividade Tele Aula 1 Questão 1. A Ciência dos Materiais é definida como o estudo das relações entre as estruturas e propriedades dos materiais que são constantemente estudadas com objetivo de melhoria. Sobre a estrutura dos materiais, assinale abaixo a alternativa que contempla o correto conceito deste termo estruturas: a) É uma característica de um material em termos de magnitude de resposta a um determinado estimulo que lhe é imposto; b) Relaciona-se ao arranjo dos seus componentes internos, desde o nível de organização dos átomos em escala micro e macroscópica; c) Relaciona-se com a capacidade de um material ser mais ou menos resistente a um estimulo que lhe é imposto; d) É uma característica especifica do material, capacidade de resistir ao desgaste, capacidade de resistência a tração e compressão; e) É definida pelo processo de fabricação do material, onde o nível de energia gasto para a atração molecular determina a resistência.

3 1 Aula Atividade Tele Aula 1 Questão 2. Entendemos que as necessidades humanas dão origem as pesquisas e com isso conseguimos descobrir novos materiais e processos. Outro aspecto está na investigação e melhoria das propriedades dos materiais, neste sentido falamos do Tetraedro da Ciência dos Materiais. Assinale abaixo a alternativa que contempla os quatro pontos principais do tetraedro da Ciência dos Materiais. a) Átomos, moléculas, condutividade, resistência; b) Peso, composição química, propriedades mecânicas; c) Propriedades físicas, químicas, tração, torção; d) Composição, propriedades, desempenho, processamento; e) Sólido, líquido, gasoso, plasma.

4 1 Aula Atividade Tele Aula 1 Questão 3. Diante da diversidade de materiais utilizados na engenharia e processos, vamos analisar o seguinte conceito: material que possui várias partes quimicamente ligadas, são compostos orgânicos de elevada massa molecular formados por unidades que se repetem denominadas monômeros formando cadeias de longas extensões. Assinale abaixo o termo que corresponde com o conceito citado: a) ( ) Metais; b) ( ) Polímeros; c) ( ) Cerâmicos; d) ( ) Alumínios; e) ( ) Compósitos;

5 1 Aula Atividade Tele Aula 1 Questão 4. Os materiais possuem ligações primarias de três tipos; iônicas, covalentes e metálicas. Qual é a ligação que são fortes e podem acontecer entre dois elementos quando um deles possui um número pequeno de elétrons na camada de valência (ex.: metal) e o outro apresenta uma camada de valência quase preenchida (ex.: não metal). Assinale a alternativa que contempla a resposta correta: a) ( ) Iônica; b) ( ) Covalente; c) ( ) Metálica; d) ( ) Não metálica; e) ( ) Secundarias;

6 1 Aula Atividade Tele Aula 1 Resposta comentada: As ligações primárias são de três tipos: iônica, covalente e metálica. As ligações iônicas são ligações fortes e podem acontecer entre dois elementos quando um deles possui um número pequeno de elétrons na camada de valência (ex.: metal) e o outro apresenta uma camada de valência quase preenchida (ex.: não metal). O sódio doa seu elétron de valência para completar a última camada do átomo de cloro.

7 2 Aula Atividade Tele Aula 2 Questão 1. Célula que possui quatro átomos e 74% do seu volume total ocupado. O alumínio, o cobre, a prata e o ouro são alguns dos metais que possuem estruturas cristalinas. Para auxiliá-lo veja o esquema ilustrativo: Assinale abaixo a alternativa que contempla a resposta correta: a) ( ) Cubica simples; b) ( ) cubica de corpo centrado; c) ( ) Cubica de face centrada; d) ( ) Hexagonal compacta; e) ( ) Romboédrica.

8 2 Aula Atividade Tele Aula 2 Questão 2. Encontramos no ferro diversas características sendo uma delas a capacidade magnética. Abaixo estão listadas algumas afirmativas a respeito do ferro, assinale com um V para afirmativas verdadeiras e F para falsas: ( ) A célula unitária é a menor unidade de repetição que descreve completamente o padrão de rede cristalina. ( ) A caracterização do ferro α é possível a partir dos estudos da estrutura cristalina. ( ) ferro α é estável a temperaturas inferiores a 910 C, possui estrutura cristalina de célula unitária CFC. ( ) em temperaturas acima de 1390 C até atingir o ponto de fusão, a 1539 C ocorre uma nova transformação para o ferro δ que possui célula unitária CCC igual ao ferro α.

9 2 Aula Atividade Tele Aula 2 Resposta comentada: A célula unitária é a menor unidade de repetição que descreve completamente o padrão de rede cristalina. A caracterização do ferro α é possível a partir dos estudos da estrutura cristalina. O ferro α é estável a temperaturas inferiores a 910 C, possui estrutura cristalina de célula unitária CCC e nestas condições uma das principais características é ser ferromagnético. No entanto, em temperaturas acima de 910 C até 1390 C o ferro α não é mais estável e forma o ferro γ de célula unitária CFC, em temperaturas acima de 1390 C até atingir o ponto de fusão, a 1539 C ocorre uma nova transformação para o ferro δ que possui célula unitária CCC igual ao ferro α, porém, em temperaturas acima de 771 C, o ferro α não apresenta mais a característica de ser ferromagnético e torna-se paramagnético.

10 2 Aula Atividade Tele Aula 2 Questão 3. Os materiais apresentam várias estruturas cristalinas, que lhes confere diversas características, analise as proposições abaixo: I - Os metais de sistema cristalino cúbico, como, por exemplo, o ferro α, se deformam predominantemente por deslizamento no qual um plano de átomos desliza sobre um plano adjacente. Porque: II - O ferro α apresenta o plano de clivagem, isto é, a forma em que o ferro α irá se fragmentar ou fraturar ao longo de planos paralelos ou fratura igual a [100].

11 2 Aula Atividade Tele Aula 2 Resposta comentada: Quando se trata de um material metálico pode-se dizer que esse material se deforma por cisalhamento ou pelo deslizamento de um plano atômico do cristal, que envolve a presença de impurezas ou defeitos no arranjo cristalino. Os metais de sistema cristalino cúbico, como, por exemplo, o ferro α, se deformam predominantemente por deslizamento no qual um plano de átomos desliza sobre um plano adjacente. O ferro α apresenta o plano de clivagem, isto é, a forma em que o ferro α irá se fragmentar ou fraturar ao longo de planos paralelos ou fratura igual a [100].

12 2 Aula Atividade Tele Aula 2 Questão 4. A respeito dos materiais complete as lacunas a seguir. Os são defeitos bidimensionais que aparecem em cristais em que normalmente o material apresenta estruturas cristalinas ou orientações diferentes. Esses defeitos podem ser divididos em: superfícies externas, contornos de grão, e contornos de macla. a) ( ) Interstícios centrais, covalentes, contorno de grão; b) ( ) Defeitos estruturais, nos planos, contorno de grão; c) ( ) Materiais metálicos, pantográficas, ortorrômbicos; d) ( ) Sistemas cristalinos, cristalográficas, contornos de fase; e) ( ) Defeitos interfaciais, cristalográficas, contornos de fase;

13 3 Aula Atividade Tele Aula 3 Questão 1. Analise as colunas abaixo sobre as propriedades mecânicas dos materiais: 1- Tração A - Envolve a aplicação de uma carga paralela a um plano, que faz com que uma das partes adjacentes de um mesmo corpo do material se deslize sobre a outra. 2 - Compressão B Envolve a aplicação de uma carga de modo que cause uma curva no material, resultando na compressão de um de seus lados e no estiramento do outro. 3 - Flexão C - É um tipo de carregamento no qual as duas seções de material em cada lado de um plano tendem a ser separadas ou alongadas. 4 - Cisalhamento D - O inverso da carga de tração e envolve a prensagem do material.

14 3 Aula Atividade Tele Aula 3 Questão 2. Analise as proposições apresentadas abaixo: I - Quando as peças de alumina para próteses são polidas e utilizadas como par, o coeficiente de atrito entre elas diminui com o tempo, aproximando-se ao de uma articulação normal. Porque: II - A alumina apresenta estrutura cristalina hexagonal compacta, o que lhe confere elevada dureza, resistência à abrasão e compressão. a) ( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa da I. b) ( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa da I. c) ( ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. d) ( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.

15 3 Aula Atividade Tele Aula 3 Resolução comentada: A alumina apresenta estrutura cristalina hexagonal compacta, o que lhe confere elevada dureza, resistência à abrasão e compressão. As peças polidas têm excelente acabamento superficial e as fortes ligações iônicas tornam a alumina um material quimicamente inerte, apresentando grande estabilidade em meios fisiológicos. Quando as peças de alumina para próteses são polidas e utilizadas como par, o coeficiente de atrito entre elas diminui com o tempo, aproximando-se ao de uma articulação normal.

16 3 Aula Atividade Tele Aula 3 Questão 3. Os materiais poliméricos são constantemente utilizados para produção de utensílios domésticos, peças e componentes, analise as afirmativas abaixo colocando V para verdadeiro e F para falso; Os materiais poliméricos normalmente apresentam baixa densidade e boa resistência mecânica; Os materiais poliméricos também apresentam um comportamento tensão-deformação semelhante ao dos metais, no entanto, nos polímeros as propriedades mecânicas dependem da taxa de deformação, temperatura e das condições ambientais; Os polímeros podem ser frágeis, altamente elásticos e plásticos; As propriedades mecânicas dos polímeros são alteradas drasticamente com a temperatura.

17 3 Aula Atividade Tele Aula 3 Questão 4. Os polímeros podem ser classificados em termoplásticos, termorrígidos e elastômeros. Os são polímeros que podem ser fundidos por diversas vezes, já os não apresentam essa mesma habilidade, pois uma vez fundidos, ao serem aquecidos, sofrem degradação; e por fim, os. Assinale abaixo a alternativa que contempla a sequência correta das lacunas na frase; a) Metais, compósitos, polímeros; b) Elastômeros, termorrígidos, termoplásticos; c) Termo fixos, termométricos, elastômeros; d) Borrachas, compósitos, metais; e) Termoplásticos, termorrígidos, elastômeros;

18 4 Aula Atividade Tele Aula 4 Questão 1. Com base na forma de carbono presente, os ferros fundidos são classificados como cinzento, nodular, branco, maleável e vermicular. Quando o teor de silício é inferior a 1%, em combinação com taxas de resfriamento rápidas, não há tempo suficiente para a cementita se decompor, fazendo com que grande parte se conserve. A presença da cementita torna a superfície fraturada esbranquiçada. Esse metal é utilizado em cilindros de laminação em laminadores. Podemos dizer que as características citadas acima representam: a) Ferro fundido cinzento; b) Ferro fundido nodular; c) Ferro fundido branco; d) Ferro fundido maleável; e) Ferro fundido vermicular.

19 Resolução comentada: Ferro branco: quando o teor de silício é inferior a 1%, em combinação com taxas de resfriamento rápidas, não há tempo suficiente para a cementita se decompor, fazendo com que grande parte se conserve. A presença da cementita torna a superfície fraturada esbranquiçada. Esse metal é utilizado em cilindros de laminação em laminadores.

20 4 Aula Atividade Tele Aula 4 Questão 2. Questão 2. Os vidros são uma linha exclusiva de materiais definidos principalmente por sua estrutura atômica, que não é e ordenada, como a maior parte das outras cerâmicas, mas apresentam uma estrutura altamente desordenada. Já os denominados vidrocerâmicos são, em sua grande maioria, vidros submetidos a tratamentos térmicos em elevadas temperaturas. a) Polímeros, polimérica, ordenada, orgânicos; b) Compósitos, hexagonal, cristalina, orgânicos; c) Cerâmicos, hexagonal, amorfa, orgânicos; d) Cerâmicos, cristalina, amorfa, inorgânicos; e) Compósitos, cristalina, amorfa, inorgânicos.

21 Resolução comentada: Os vidros são uma linha exclusiva de materiais cerâmicos definidos principalmente por sua estrutura atômica, que não é cristalina e ordenada, como a maior parte das outras cerâmicas, mas apresentam uma estrutura amorfa altamente desordenada. Já os denominados vidrocerâmicos são, em sua grande maioria, vidros inorgânicos submetidos a tratamentos térmicos em elevadas temperaturas.

22 4 Aula Atividade Tele Aula 4 Questão 3. Sobre os materiais que temos a disposição para construção de projetos de engenharia temos o seguinte conceito: resinas orgânicas moldáveis, podem ser de ocorrência natural ou sintética e o método mais comum de fabricação destes é a moldagem. Assinale a alternativa que contempla a resposta correta para o conceito citado: a) Compósito; b) Cerâmicas; c) Metais; d) Madeira e) Plásticos.

23 Resolução comentada: Os plásticos são resinas orgânicas moldáveis, podem ser de ocorrência natural ou sintética e o método mais comum de fabricação destes é a moldagem. Os plásticos são importantes materiais de engenharia por muitas razões: apresentam uma ampla gama de propriedades e na maioria dos casos, são de custo relativamente baixo.

24 4 Aula Atividade Tele Aula 4 Questão 4. Os compósitos são materiais que possuem uma matriz e um revestimento que conferem ao produto uma resistência e em muitos casos o peso e o custo são reduzidos. Qual o nome do processo de laminação contínuo utilizado principalmente para produção de longos perfis lineares de seção transversal constante. Essa técnica de fabricação é muito semelhante à extrusão, exceto pelo fato de que o material compósito deve ser puxado ao invés de ser empurrado por meio de uma matriz, como acontece na extrusão. Assinale abaixo a alternativa que contempla a resposta correta: a) ( ) Extrusão; b) ( ) Laminação; c) ( ) Termoformagem; d) ( ) Pultrusão; e) ( ) Injeção plástica.

25 Resolução comentada: A pultrusão é um processo de laminação contínuo utilizado principalmente para produção de longos perfis lineares de seção transversal constante. Essa técnica de fabricação é muito semelhante à extrusão, exceto pelo fato de que o material compósito deve ser puxado ao invés de ser empurrado por meio de uma matriz, como acontece na extrusão.