Materiais

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS JOINVILLE DEPARTAMENTO DO DESENVOLVIMENTO DO ENSINO COORDENAÇÃO ACADÊMICA / MECÂNICA

TECNOLOGIA DOS MATERIAIS – I

Joinville, fevereiro de 2007

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO A disciplina de ciência dos materiais envolve a investigação da relaçãoexistente entre estrutura e propriedade dos materiais. Em contraste, a engenharia de materiais é, baseada na correlação entre propriedade e estrutura dos materiais, no processo de fabricação para produzir determinado conjunto de propriedades. Virtualmente, todas as propriedades importantes dos materiais sólidos podem ser agrupas em seis grupos: mecânica, elétrica, térmica, magnética, ótica edeterioração. Para cada propriedade existe um tipo característico de estímulo capaz de provocar diferentes respostas. A propriedade mecânica relaciona a deformação produzido por um carregamento aplicado ou uma força, exemplos incluem módulo de elasticidade e resistência a tração. Para a propriedade elétrica, tais como condutividade térmica e constante dielétrica, o estímulo é um campo elétrico. Ocomportamento térmico dos materiais pode ser observado na condutividade térmica. Propriedades magnéticas demonstram a resposta do material na presença de um campo elétrico. Para propriedades óticas, o estímulo é radiação eletromagnética ou presença da luz. Finalmente, as características deteriorativas indicam a característica da reatividade química dos materiais. Em adição a relação estrutura epropriedades, dois outros fatores devem ser considerados na ciência e engenharia dos materiais. Processamento e desempenho (aplicação). A respeito da relação entre estes quarto componentes, a estrutura do material depende de como ele sera processado. Mais, a desempenho do material dependerá de suas propriedades. Assim, a relação entre processo, estrutura, propriedade e desempenho é linear, como mostradona figura 1.1.

Figura 1.1 – Relação entre processo, estrutura, propriedade . Na figura 1.2, podemos ver um exemplo desta relação entre processo, estrutura, propriedade e aplicação. A fotografia mostra três discos colocados sobre uma folha, onde cada uma destas peças tem características diferentes, isto é, a da direita é opaca, a

central é translúcida e da esquerda transparente. Ointeressante é que estas três peças são do mesmo material, a alumina. A peça central é composta de numerosos cristais muito pequenos, a peça da esquerda é apenas um único cristal e a da direita é composta de numerosos cristais muito pequenos e com alta porosidade. Para se obter estas diferentes características em cada peça é necessário um processo de fabricação diferente para se obter diferentes estruturas.Figura 1.2 – Diferentes propriedades para um mesmo material, obtidas de acordo com seu processo de fabricação 1.1 Classificação dos materiais Os Materiais com que a Eng. de Materiais normalmente se envolve são os Metálicos, os Cerâmicos, os Polímeros. Este esquema é baseado principalmente na estrutura atômica e tipo de ligação atômica. Em adição, existem três outros grupos de importância paraa área de engenharia dos materiais – compósitos, semicondutores e biomateriais.  Metálicos – Englobam todos os metais tanto ferrosos quanto não ferrosos. O metais ferrosos podem ainda ser divididos entre metais preciosos (ouro, paládio, platina e prata), metais básicos (são a maioria: alumínio, cobre, estanho, zinco, etc.), metais estratégicos (tório, silício, urânio) e metais refratários(tungstênio, vanádio, tântalo e nióbio). Obs.: Materiais refratários são materiais que resistem bem ao calor e por isso são muito usados em revestimento de fornos. Normalmente são cerâmicos. Já os metais refratários são metais que possuem alta temperatura de fusão.  Cerâmicos - Alguns produtos são cerâmicas em sua origem: tijolo, telhas, azulejo, porcelanas de banheiro e até o vidro. Cerâmicos são...
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