Apresentação Conceitos Materiais Inap [Modo de ... · Materiais e Processos de...

CONCEITOS

Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho

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Materiais e Processos de ProduçãoMateriais e Processos de ProduçãoESTRUTURADA MATÉRIA

ÁTOMOS

PRÓTONS NÊUTRONS ELÉTRONS

MOLÉCULAS

ESTADOS DA MATÉRIA

ESTRUTURA

GASOSOS SÓLIDOS LÍQUIDOS

TIPO DE LIGAÇÃO ESTRUTURA (ARRANJO)

IÔNICA COVALENTE METÁLICA CRISTALINO AMORFO

GASOSOS SÓLIDOS LÍQUIDOS

METAIS POLÍMEROS CERÂMICOS E VÍTREOS COMPÓSITOS

PROCESSOS DE PRODUÇÃO

PROPRIEDADES

QUÍMICAS ELÉTRICAS TÉRMICAS MAGNÉTICAS ÓTICAS MECÂNICAS

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Tabela Periódica dos ElementosTabela Periódica dos Elementos

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Estrutura (Arranjo)M t i i C i t li A fMateriais Cristalinos e Amorfos

Materiais cristalinos: sólidos que apresentam ordem de longo alcance (periodicidade maior que

comprimento de ligações)Monocristalinos ou o oc sta os ou

policristalinos (contornos de grão)

Materiais amorfos, vítreos, não-cristalinos: sólidos d d l lque não apresentam ordem de longo alcance

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Arranjo Cristalino e Amorfo

a) Dióxido de silício cristalinoSílica

b) Dióxido de silício não cristalinoSílica

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Materiais PolicristalinosMateriais Policristalinos

Contornosde grão

Grão

1997

]

Grão AOrientação da célula

unitária no grão A

[Bar

soum

, 1

Grão B

Orientação da célula unitária no grão B

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Comportamento dos MateriaisComportamento dos Materiais

Tv = temperatura de transição vítreaTf = temperatura de fusão

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Materiais MetálicosMateriais Metálicos

São materiais cristalinos compostos deum único metal ou ligas. São requeridosg qpor suas características de brilho, cor,durabilidade e propriedades mecânicasdurabilidade e propriedades mecânicas,elétricas, etc.

í O 18Ex: Alumínio, Ouro 18, bronze, etc.

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PolímerosPolímeros

São materiais não-metálicos, geralmenteorgânicos, compostos por grandesg , p p gcadeias de moléculas cujas estruturas sãocompostas por pequenas unidades decompostas por pequenas unidades derepetição.CComumente são leves e apresentambaixo custo.Ex: Polietileno, PVC, Policarbonato, etc.

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Materiais CerâmicosMateriais Cerâmicos

Sã t iô i bSão compostos iônicos, que sobtratamento térmico apresentam elevaçõesexpressivas de suas resistênciasmecânicas.Se dividem em “cerâmicas tradicionais”cujas matérias primas são argilomineraiscujas até as p as são a g o e a s(tijolos, telhas, porcelanas, etc.) e“cerâmicas avançadas” (componentescerâmicas avançadas (componenteseletrônicos, aeroespaciais, protéticos, etc.)

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VidrosVidros

Sã d t i i â iSão um grupo de materiais cerâmicos.São sólidos amorfos obtidos poraquecimento de material cristalino,seguido de resfriamento sem que hajacristalização.

Os mais comuns são o vidro de silicato desódio (vidro soda) e silicato de borosódio (vidro soda) e silicato de boro(pyrex).

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Materiais CompósitosMateriais Compósitos

Sã bi õ d t i iSão combinações dos materiaisanteriores, mas que apresentampropriedades distintas de seusconstituintes separadamente.São constituídos por fase matriz e fasedispersa ou agente de reforço.d spe sa ou age te de e o ço

E Concreto concreto armado fibra deEx: Concreto, concreto armado, fibra devidro, fibra de carbono, etc.

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Oxidação X CorrosãoOxidação X Corrosão

Corrosão metálica é a

Oxidação é a perdade elétrons de umelemento pela sua X

transformação de um metalou liga, pela sua interaçãoquímica ou eletroquímica,

d t i d i delemento pela suacombinação com ooxigênio.

X num determinado meio deexposição. O processoresulta na formação deprodutos de corrosão e naprodutos de corrosão e naliberação de energia.Esta transformação resulta

d d dem perda de massa domaterial.

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Propriedades MecânicasPropriedades MecânicasT id dTenacidade

DurezaP bilid d Hi i id d Efl ê iPermeabilidade x Higroscopicidade x Eflorescência

Resistência à abrasãoR i tê i à t ãResistência à tração

Resistência à compressãoR i tê i à fl ãResistência à flexãoResistência à torção

Ci lh tCisalhamentoFadiga

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TenacidadeTenacidadeTenacidade é o carregamento necessário para levar ummaterial à ruptura, é a propriedade dos materiais que medea sua resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. Aa sua resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. Atenacidade é expressa em termos qualitativos comoquebradiço, frágil, dúctil, maleável, séctil (facilidade ao ser

t d ) fl í l lá ticortado), flexível e elástico.Tal energia pode ser calculada através da área num gráficoTensão - Deformação do material portando basta integrarTensão Deformação do material, portando basta integrara curva que define o material, da origem até a ruptura.

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DurezaDureza

• Medida da resistência de um material à deformaçãoum material à deformação por indentação da sua superfície ou por abrasão [Callister, 2002].[Callister, 2002].

• A medida da resistência de um material ao risco éum material ao risco é dada pela Escala Mohs.

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Dureza – Tabela de comparação

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Permeabilidade x Higroscopicidade x EflorescênciaPermeabilidade x Higroscopicidade x Eflorescência

A fl ê iA permeabilidade é a capacidade de certos

A higroscopicidade é a capacidade de certos materiais de

A eflorescência é a capacidade de certos de certos

materiais de transmitir os f

certos materiais de absorver os fluidos. materiais de

libertarem umidade nofluidos. umidade no ambiente .

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Resistência à AbrasãoResistência à Abrasão

Resistência apresentada por um corpo quando este é atritado àcorpo quando este é atritado à

um outro.

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Resistência à TraçãoResistência à Tração

Resistência apresentada por um corpo quando submetido acorpo quando submetido a

carregamentos divergentes ao l d i l it di llongo do seu eixo longitudinal. Esforços que tende a alongá-lo

ti á lou esticá-lo.

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Resistência à CompressãoResistência à Compressão

Resistência apresentada por um corpo quando submetido a

carregamentos convergentes ao longo do seu eixo longitudinal.

Esforços que tende a comprimi-lo.ç q p

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Resistência à flexãoResistência à flexãoResistência apresentada por um corpoResistência apresentada por um corpo

quando submetido a carregamentos perpendicular ao seu eixo longitudinalperpendicular ao seu eixo longitudinal.

Esforços que tende a dobrá-lo.

Flexão - σ = Tensão no momento da fratura em um ensaio de dobramento ou flexão [Callister, 2002].

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Resistência à TorçãoResistência à Torção

Resistência apresentada por um corpo quando submetido a carregamentos quequando submetido a carregamentos que

provocam giro do mesmo em torno do seu eixoeixo.

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CisalhamentoCisalhamentoF li d bj ti dForça aplicada com o objetivo de causar o deslizamento de duas partes adjacentes de um mesmo corpo uma em relação ade um mesmo corpo uma em relação a outra, em uma direção paralela ao seu

plano de contato [Callister, 2002].p [ , ]

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FadigaFadiga

Falha em níveis relativamenteFalha, em níveis relativamente baixos de tensão, de estruturas

j it t õ fl t tsujeitas a tensões flutuantes e cíclicas [Callister, 2002].

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Tensão X DeformaçãoTensão X Deformação

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Propriedades MecânicasPropriedades Mecânicas

• Comportamento Dúctil / Frágil;

• Quando um material, submetido a um d t i d f tdeterminado esforço, apresenta deformações plásticas significativas antes da ruptura, diz-se que este apresenta comportamento Dúctil.comportamento Dúctil.

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Propriedades MecânicasPropriedades Mecânicas

• Comportamento Dúctil / Frágil;

• Quando um material, submetido a um d t i d f ã tdeterminado esforço, não apresenta deformações plásticas significativas antes da ruptura, diz-se que este apresenta comportamento Frágil.comportamento Frágil.

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Propriedades MecânicasPropriedades MecânicasO tipo de fratura (dúctil ou frágil) não é uma propriedadeO tipo de fratura (dúctil ou frágil) não é uma propriedade

do material, mas sim, um comportamento devido às condições impostas como: carregamento, temperatura econdições impostas como: carregamento, temperatura e

taxa de deformação.

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