Ciencias e materiais

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MATERIAIS





Materiais
• “São substâncias com propriedades que
as tornam úteis na construção de
máquinas, estruturas, dispositivos e
produtos”.
(Morris Cohen, MIT)

Materiais

Ciência e Engenharia/Tecnologia dos
Materiais
Materiais são...
estruturas planejadas...não caixas pretas!
Estruturas...têm muitas dimensões...
Característica estrutural
ligação atômica
átomo extracristais (átomos ordenados)
partículas de segunda fase
textura do cristal

Dimensão (m)
< 10 -10
10-10
10 -8 -10-1
10 -8 -10-4
> 10 -6

Ciência e Engenharia/Tecnologia dos
Materiais

Ciência e Engenharia/Tecnologia dos
Materiais

Estrutura, Processamento & Propriedades
• Propriedades dependem da estrutura
ex: dureza vs estrutura do aço
(d)

Dureza (HB)

600
500
400(c)
(a)

(b)
4m

300
200

30 m

30m

30 m

Dados obtidos das Figs. 10.21(a)
e10.23 com 4%C na composição,
e da Fig. 11.13, Callister 6e.
Micrografias adaptadas de (a) Fig.
10.10; (b) Fig. 9.27;(c) Fig. 10.24;
e (d) Fig. 10.12, Callister 6e.

100
0.01 0.1
1
10 100 1000
Taxa de Resfriamento (°C/s)

• Processamento pode mudar a estrutura
ex: estrutura vs taxa deresfriamento do aço

O Processo de Seleção de Materiais
1. Aplicação

Determina Propriedades necessárias

Propriedades: mecânicas, elétricas, térmicas,
magnéticas, ópticas, deteriorativas.

2. Propriedades

Identificação de Material(s) candidato(s)

Material: estrutura, composição.

3. Material

Identificação do Processamento necessário

Processamento: muda a estrutura e conformao
material
ex: fundição, sinterização, deposição a vapor,
soldagem, recozimento.

Propriedades:







Mecânicas;
Elétricas;
Térmicas;
Magnéticas;
Ópticas; e
Deteriorativas.

MECÂNICAS
Resistência à Tração - Espaçamentos Dendríticos Secundários
340

320

max (MPa)

300

280

oferecidas

260

max = maxo + A ( 1/2)
240

ZA27

max = 112 + 1490 (1/2)

0,5

0,5

220
0.100

0.105

0.110

0.115

(1/2)

0.120
0,5

[m

0.125
-0,5

]

0.130

0.135

0.140

ELÉTRICAS
• Resistividade Elétrica do Cobre:
5
(10-8 Ohm-m)

Resistivity, 

6

4
3
2
1
0

Cu

2
3.3
+

a

i
%N
t

i
%N
i
at
t%N
.16
a
2
.12
u+
1
C
u+
C
ed
i
form
e
t%N
d
a
.12
1
u+
C
u
e” C
r
“Pu-200

-100

0

Adapted from Fig. 18.8, Callister 6e.
(Fig. 18.8 adapted from: J.O. Linde,
Ann Physik 5, 219 (1932); and
C.A. Wert and R.M. Thomson,
Physics of Solids, 2nd edition,
McGraw-Hill Company, New York,
1970.)

T (°C)
• Adicionando-se átomos de “impureza” ao Cu aumentase a resistividade.
• Deformando o Cu aumenta-se a resistividade.

TÉRMICAS
• Ônibus Espacial:
•Conductividade Térmica
--proteção térmica, fibra de sílica do Cobre:
oferece baixa condutividade
--Diminui quando adiciona-se
zinco!
térmica.

Thermal Conductivity
(W/m-K)

Fig. 19.0, Callister 6e.
(Courtesy of Lockheed
Missiles and Space
Company, Inc.)

100m

Adapted from
Fig. 19.4W, Callister
6e. (Courtesy of
Lockheed Aerospace
Ceramics Systems,
Sunnyvale, CA)
(Note: "W" denotesfig. is on CD-ROM.)

400
300
200
100
0

0
10 20 30 40
Composition (wt%Zinc)

Adapted from Fig. 19.4, Callister 6e.
(Fig. 19.4 is adapted from Metals Handbook:
Properties and Selection: Nonferrous alloys
and Pure Metals, Vol. 2, 9th ed., H. Baker,
(Managing Editor), American Society for
Metals, 1979, p. 315.)

MAGNÉTICAS
• Permeabilidade Magnética
vs. Composição:--Adicionando-se 3 % atômico Si
torna o Fe um melhor meio
de gravação!

Magnetization

• Armazenamento Magnético:
--Meio de gravação
é magnetizado através de
um cabeçote de gravação.

Fig. 20.18, Callister 6e.
(Fig. 20.18 is from J.U. Lemke, MRS Bulletin,
Vol. XV, No. 3, p. 31, 1990.)

Fe+3%Si
Fe

Magnetic Field

Adapted from C.R. Barrett, W.D. Nix, and
A.S. Tetelman, The Principles...
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