1- Introdução a Materiais

7/26/2019 1- Introduo a Materiais

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INTRODUO A CINCIA E

ENGENHARIA DOS MATERIAIS

Prof. Paulo Csar Borges, Dr.

Email: [email protected]


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INTRODUO

Tipos de materiais

Metais (Fe, Au, Cu, Al, .... e suas ligas);Cermicas (vidros, argilas, cimento);

Polmeros (plsticos, polietileno (-C2H4-)n, Neoprene);

Compsitos (fibra de vidro, concreto, metal duro);

Semicondutores (Si, SiGe, GaAs, InGaAsP).


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METAIS

Caractersticas Bsicas Resistentes (trao, compresso, toro);

Trabalhveis, Dcteis (moldveis, soldveis,

dobrveis deformam antes de quebrar); Condutores de corrente eltrica e calor;

Superfcie metlica.


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Os

metais

na tabela peridica


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CERMICAS

Caractersticas Bsicas So uma combinao de metais com O, N, C, P, S Apresentam baixa densidade se comparadas aos metais. Frgeis (baixa tenacidade quebram sem deformar); Resistentes a temperatura (refratrios); Isolantes eltricos e trmicos; Podem ser transparentes; Resistncia a Compresso; Alta Dureza.


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As

cer

micas

na tabela peridica

Cermicas so formadas por combinao de metais

com os elementos C, N, O, P e S.Si e Ge so semicondutores mas so usados em cermicas de forma equivalente a metais


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POLMEROS

Caractersticas Bsicas

Sintticos (feitos pelo homem);

Altamente moldveisplsticos;

Formados pela combinao de unidades (meros);

Formados principalmente por C, H e O (acrlicos);C, H e N (nylons), C, H e F (flor-plasticos)

e Si (silicones);So leves e tenazes.

Em geral menos resistentes do que metais e

cermicas.


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Os polmeros na tabela peridica


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Compsitos

Caractersticas Bsicas

Combinao de metais, cermica e polmeros

Preservam as propriedades boas de cada componente eadquirem propriedades impossveis de se obter a partir de

qualquer um deles.


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SEMICONDUTORES

Caractersticas Bsicas:Condutividade finamentecontrolada pela presena dedopantes;Podem ser combinados deforma o otimizar propriedadespticas e eletrnicas;Base da tecnologia opto-eletrnica (lasers, clulas

solares, detectores ex. MEV);Todos os componenteseletrnicos contem materiaissemicondutores.


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Os semicondutores na tabela peridica

Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metaisassumem propriedades semicondutoras.


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Desempenho / Custo

Sintese/Processamento

Microestrutura

Composio

ESTRUTURA x PROPRIEDADES xPROCESSAMENTO x APLICAES


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ESTRUTURA x PROPRIEDADES

As propriedades dos slidos so determinadas, entre outros fatores,

pela sua estrutura e pelas foras de coeso entre as partculas que

os constituem e que, portanto, variam segundo a natureza dessas

partculas.

A propriedades dos materiais dependem:

Escala atmica - Estrutura Cristalina, defeitos;

Microscpica - Microestrutura e

Macroscpica - Macroestrutura


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Escala Atmica

ESTRUTURA x PROPRIEDADES

Estrut. TTDF Ductilidade Lim FadigaCCC Alta Baixa Definido

CFC - alta N definido


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MicroestruturaMateriais Monocristalinos


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Microestrutura

Materiais

Monocristalinos

PolicristalinosMonofsico

Polifsico


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MicroestruturaMateriais Polifsicos.

Distribuio de fases em uma rocha com trs fases [LMDM]


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MicroestruturaMateriais Monofsicos e Policristalinos.


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MICROESTRUTURA

Material opacoespalhamento da luz

pelos poros e mudanas de orientao

cristalina (contornos de gro).

Material translcidoespalhamento

da luz pelas mudanas de orientao

cristalina (contornos de gro).

Os materiais cermicos podem ser transparentesdependendo de sua microestrutura ex. Safira

(Al2O3)


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MACROESTRUTURA


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Macrogrfia de uma junta soldada. Liga Nb-10%Hf-10%W.

MACROESTRUTURA


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MICROESTRUTURA


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MICROESTRUTURA


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Def. Fatores estruturais de um material (gros, fases), que sopassiveis de observao.

Materiais MonofsicosParmetros importantes:

Tamanho de gro (AB)

Forma do gro (AC)

Orientao do gro (BD)

Microestrutura


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Microestrutura

Materiais Monofsicos

Heterogeneidades das tenses(esquemtico).

As tenses variam com a orientao dogro, porque o mdulo de elasticidadeno isotrpico.

Tenso


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Microestrutura

Materiais Polifsicos.

Parmetros Importantes:

Fases presentes;

Quantidades relativa entre as fases;

Tamanho das fases;

Forma das fases;Distribuio das fases;

Orientao das fases (textura mecnica).

Textura cristalogrfica (orientao)


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Microestrutura


Fases presentes;


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Microestrutura


Quantidades relativa entre as fases;


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Tamanho das fases;


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Microestrutura


Forma das fases;


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Orientao das fases.



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Textura cristalogrfica (orientao)


MET - Microestrutura de filme fino de Co-Cr-Pt utilizado em disco dearmazenamento magntico de alta densidade: a) estrutura dos gros; b)

textura ou direo de facil magnetizao.


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Proporo dos Constituintes nos Materiais

Como cada fase ou constituinte dos materiais apresentapropriedades bem definidas, as propriedades destes dependemda proporo (ou porcentagem de ocorrncia) de cada fase ouconstituinte presente em sua microestrutura.

Exemplo:Ao, recozido, com estrutura predominantemente ferrtica, bastante dctil.

Ao recozido, com estrutura predominantemente perltica, bastante resistente.

O teorde carbono o principal fatorque influi nas proporescom que as fases e os constituintes ocorrem na microestrurados aos.

Outro fatormuito importante so os tratamentos trmicos

Mi t t


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Ductilidade em funo da

concentrao de Carbono para

diferentes microestruturas

Dureza (Brinell e Rockwell) em funo da

concentrao de Carbono para diferentes

microestruturas

MicroestruturaQuantidades relativa entre as fases;

Mi


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MicroestruturaTamanho das fases;


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Dureza em funo da

concentrao de Carbono para

diferentes microestruturas


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Tenso de Escoamento, Limite de

Resistncia e Dureza Brinell em

funo da concentrao de Carbono

Ductilidade (A e ) e Energia (Izod)

em funo da concentrao de

Carbono


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