PUC Minas

Cincia dos Materiais - 1 Lista de Exerccios

Profa. Dra. Sara Silva Ferreira de Daf

1) O Cu tem raio atmico de 0,128 nm, estrutura cristalina cfc e massa atmica de 63,5

g/mol. Determine a densidade do Cu. Compare sua resposta com a densidade medida

experimentalmente. R: 8,89g/cm3.

2) Abaixo so listados a massa atmica, densidade e o raio atmico de trs ligas

hipotticas. Para cada uma das ligas determine se a cristalina ccc, cfc ou cbica

simples (cs).

Liga Massa atmica (g/mol) Densidade (g/cm

3)

Raio atmico (nm)

A 77,4 8,22 0,125

B 107,6 13,42 0,133

C 127,3 9,23 0,142

3) O rnio tem uma estrutura HC, raio atmico igual a 0,137 nm e razo c/a = 1,615.

Determine o volume da clula unitria para o Re. R: 8,63x10-2 nm3

4) Dentro de uma cela unitria cbica, esquematize as seguintes direes:

5) Esquematize dentro de uma cela cbica os seguinte planos:

6) Determine e compare as densidades atmicas lineares das direes [110] e [111] da

cela ccc.

7) Determine e compare as densidades atmicas planares dos planos (110) e (100) da

cela ccc.

8) O que isotropia? Explique por que as propriedades dos materiais policristalinos so

frequentemente isotrpicas.

9) a) Defina sistema de deslizamento

b) Todos os metais tm o mesmo sistema de deslizamento? Justifique sua resposta.

10) Cite as orientaes relativas entre o vetor de Burgers e a linha de discordncia para

as discordncias em aresta, em hlice e mista.

11) Quais so os possveis obstculos ao movimento de uma discordncia?

12) Uma chapa de Fe (ccc) de 1mm de espessura foi exposta a uma atmosfera

carbonetizante de um lado e do outro a uma atmosfera descarbonetizante, a 725oC. Aps

o estado estacionrio ser alcanado, a chapa foi rapidamente resfriada at a temperatura

ambiente. As concentraes de carbono nas duas superfcies da chapa foram

determinadas: 0,012 e 0,0075% (% em peso). Determine o coeficiente de difuso se o

fluxo 1,4x10-8

kg/m2s. R: 4,0x10

-11m

2/s.

13) O hidrognio pode ser estocado a 1,0MPa a 400oC em um recipiente esfrico de

ferro de 0,1mm de espessura e 0,1m de raio (raio interno). Calcule a taxa de queda de

presso (MPa/s) como resultado da difuso do H atravs da parede do recipiente.

Considere D=1x10-8

m2/s e que a concentrao do gs H no ferro na superfcie interna da

parede no equilbrio seja dada por: CS=37,8 P

1/2 mols/m

3, com P em MPa. Suponha

que o gs H se comporte como um gs ideal. R: 6,35x10-4

MPa/s.

14) O contedo de C em uma amostra de ao de 0,20% (% em peso). Esta amostra

cementada em uma atmosfera que mantm a concentrao de carbono na superfcie da

amostra igual a 1,0%. Para que este tratamento seja efetivo deve se estabelecer uma

concentrao de carbono de 0,6% a 0,75mm abaixo da superfcie. Especifique um

tratamento trmico apropriado em termos de temperatura e tempo entre 900 e 1050oC.

Dado: DC(Fe)=2,3x10-5

exp(-148.000/RT)m2/s.

15) Os coeficientes de difuso do Cu no Al a 500 e 600oC so 4,8x10

-14 e 5,3x10

-13m

2/s,

respectivamente. Determine o intervalo de tempo aproximado a 500oC que produzir o

mesmo resultado de difuso (em termos da concentrao de Cu em algum ponto

especfico no Al) obtido no tratamento trmico de 10h a 600oC. R: 110,4h.

16) a) Compare os mecanismos atmicos de difuso por vacncia e intersticial. b) Cite

duas razes para que a difuso intersticial seja normalmente mais rpida que a difuso

por vacncias.