Ciencias dos materiais

Páginas: 81 (20035 palavras) Publicado: 29 de abril de 2013
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MET 1831 CEMAT – 2007.1 Profa. Ivani de S. Bott bott@dcmm.puc-rio.br
http://www.dcmm.puc-rio.br/cursos/cemat
OBS: Estas notas de aula foram feitas com base na apostila do Prof. Sidnei Paciornik

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Introdução

Ciência e Engenharia de Materiais ??? •Como definir MATERIAIS ???? •O que diferencia os materiais ? •Como selecionamos materiais ? •Como classificamos os materiais ?

3Como definir MATERIAIS ????

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• Tipos de materiais
Metais
Fe, Au, aço (liga Fe-C), latão (liga Cu, Zn)

Cerâmicas
Vidros, argilas, cimento

Polímeros
Plásticos, polietileno (-C2H4-)n, neoprene

Compósitos
Fibra de vidro, concreto, madeira

Semicondutores
Si, GaAs, InGaAsP

Metais
• Propriedades básicas
Fortes e podem ser moldados Dúcteis (deformam antes de quebrar)Superfície “metálica” Bons condutores de corrente elétrica e de calor

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Os metais na tabela periódica

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Cerâmicas e vidros
• Propriedades básicas
São uma combinação de metais com O, N, C, P, S São altamente resistentes a temperatura (refratários) São isolantes térmicos e elétricos São frágeis (quebram sem deformar) São menos densas do que metais Podem ser transparentes

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As cerâmicasna tabela periódica

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Cerâmicas são formadas por combinação de metais (quadrados mais claros) com os elementos C, N, O, P e S.
Si e Ge são semicondutores mas são usados em cerâmicas de forma equivalente a metais

Polímeros
• Propriedades básicas
São sintéticos - feitos pelo homem Altamente moldáveis - plásticos São formados pela combinação de unidades - “meros” São formados por umnúmero bem limitado de elementos. C e H, O (acrílicos), N (nylons), F (fluor-plásticos) e Si (silicones). São leves e não frágeis Em geral são menos resistentes do que metais e cerâmicas

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Os polímeros na tabela periódica

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Compósitos
• O que são ?
Combinação de metais, cerâmicas e polímeros Preservam as propriedades “boas” dos componentes e possuem propriedades superiores às de cadacomponente separado.
Fibra de Vidro Madeira Concreto

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Semicondutores
• Propriedades básicas
Todos os componentes eletrônicos do computador Condutividade finamente controlada pela presença de impurezas - dopantes. Podem ser combinados entre si para gerar propriedades eletrônicas e óticas “sob medida”. São a base da tecnologia de opto-eletrônica - lasers, detetores, circuitos integradosóticos e células solares.

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Os semicondutores na tabela periódica

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Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades semicondutoras.

Ciência e Engenharia de Materiais
Aplicações Síntese e Processamento

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Propriedades

Microestrutura e Composição (Atômica ou Molecular)

Ciclo dos Materiais
Matéria Prima Bruta MatériaPrima Básica

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BIOSFERA Terra

Sucata + Resíduos

Re cic la ge m

Matéria Prima Industrial

Bens de consumo

O que tem em comum entre esses produtos?
Sabão em pó

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Pasta de dente

Calcáreo
CaCO3 (2000 x)

Papel

O que tem em comum entre esses produtos?

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Papel

Madeira
Filme Fotográfico

O que tem em comum entre esses produtos?

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Computador

Tubosde vidro

Garrafas coloridas

Lente

Quartzo

Fibras de vidro Pedra de quartzo

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O que diferencia os materiais ?

• As propriedades “cotidianas” dos materiais
dependem da estrutura em escala atômica e da microestrutura - estrutura em escala intermediária

Alumínio
(estrutura cúbica)

Magnésio
(estrutura hexagonal)

Fibras de vidro em uma matriz de polímero.

20Microestrutura – policristalino

Vários cristais

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Como selecionamos materiais ?

Seleção de Materiais
• Ex: Cilindro de armazenamento de gases
Requerimento: resistir a altas pressões (14MPa)
Resistência Metais Cerâmicas Polímeros Semicondutores Compósitos Flexibilidade Custo

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Seleção de Materiais
• Ex: Vaso de pressão de uma aeronave
Requerimento: resistir a altas...
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