aula 1 ciencia materiais x propriedade

7/26/2019 AULA 1 Ciencia Materiais X Propriedade

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Materiais de Construo II

Prof. Rui Barbosa


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A responsabilidade do Engenheiro Civil

CINCIA DOS MATERIAIS

Investigao das correlaes que existem entre as estruturas epropriedades dos materiais

na escolha dos materiais de construo

ESTRUTURA PROPRIEDADESX

QUAIS MATERIAIS SO TEIS PARA FAZER COISAS?


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DEFORMAO

TENSO

DEFORMAO

TENSO METAL

MATERIAL CERMICO

600 a 1500 kJ/mol

68 a 850 kJ/mol


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CINCIA DOS MATERIAIS

Investigao das correlaes que existem entre as estruturas epropriedades dos materiais



ENGENHARIA DE MATERIAIS

Com base nestas correlaes estrutura-propriedade, oprojeto/engenharia de estrutura de um material para produzir um

determinado conjunto de propriedades


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FIBROCIMENTO


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No nvel da Engenharia, os materiais so estudados na maior escalapossvel, tomando-os como um todo contnuo e homogneo, eassumindo-se propriedades mdias para a totalidade do volume

considerado.

Associado o enfoque tradicional da Resistncia dos materiais, emque so abordadas as propriedades mecnicas, como resistncia dos

corpos-de-prova, aproximando-se das condies reais empregadasem escala estrutural.



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A responsabilidade do Engenheiro Civilna escolha dos materiais de construo


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Resistncia(MPa)

Densidade (Mg/m)


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Classificao dos materiais

Tradicionalmente , segundo a microestrutura, os materiais slidosso agrupados em 3 classes:

METAIS

CERMICAS

POLMEROS

Alm desses, existem ainda outros 3 grupos que so cada vez mais

importantes na Engenharia:COMPSITOS

SEMICONDUTORES

BIOMATERIAIS

Combinao de 2 ou mais materiais diferentes

Caractersticas eltricas especficas

Compatveis com os tecidos humanos


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01/05/01 1 INTRODUO 12

Materiais:estrutura e propriedades

MaterialEstrutura Propriedades

LigaoCristali-nidade

EstabilidadeConduti-bilidade

Mecnica

CermicoInica,

covalenteAmorfa,cristalina

Alta Mdia Mdia

Metlico Metlica Cristalina Mdia Alta Alta

PolimricoCovalente,

van der Waals

Amorfa,

semicristalinaBaixa Baixa Baixa

[Van

Vlack,1

973]


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01/05/01 1 INTRODUO 13

Ligaes atmicas

[Van

Vlack,

1973] Ligaes primrias (~100 kcal/mol):

metlica: nuvens de eltrons

inica: doao/recepo de eltrons

covalente: compartilhamento de eltrons

Ligaes secundrias (


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01/05/01 1 INTRODUO 14

Ligaes atmicas

[Van

Vlack,

1973]

(d) van derWaals

(a) metlica (b) inica (c) covalente

+ + +

+ + +

+ + +

+

+ +

+

+

+

+ +


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01/05/01 1 INTRODUO 15

Materiais cristalinos e amorfos

[Barsoum,

1997] Materiais cristalinos: slidos que

apresentam ordem de longo alcance(periodicidade maior que comprimento de

ligaes) Monocristalinos

Policristalinos (contornos de gros)

Materiais amorfos, vtreos, no-cristalinos:slidos que no apresentam ordem delongo alcance


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01/05/01 1 INTRODUO 16

Estruturas cristalinas e amorfas

[Barsoum,

1997]

Cristalina Amorfa


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01/05/01 1 INTRODUO 17

Esquema de policristal

[Barsoum,

1997]

Contornosde gro

Gro

Gro A

Gro B

Orientao da clulaunitria no gro A

Orientao da clulaunitria no gro B


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01/05/01 1 INTRODUO 18

Estabilidade trmica e qumica

[Barsoum,

1997]

Suscetvel a corroso, oxidaoMetal

Resistente a corroso, oxidao, altastemperaturas

Cermica

Degrada com solventes, altas

temperaturas

Polmero

CaractersticaMaterial


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01/05/01 1 INTRODUO 19

Condutividade eltrica

[Callister,1997]

10-8a 10-7Metal

10-6a 1018Cermica

108a 1017Polmero

Resistividade eltrica (ohm-m)Material


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01/05/01 1 INTRODUO 20

Condutividade trmica

[Callister,1997]

10 a 400Metal

1 a 500Cermica

0,01 a 0,5Polmero

Condutividade trmica (W/m-K)Material


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01/05/01 1 INTRODUO 21

Mdulos de elasticidade

30 a 400Metal

60 a 430Cermica

0,002 a 5Polmero

Mdulo de elasticidade (GPa)Material

[Callister,1997]


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01/05/01 1 INTRODUO 22

Resistncia mecnica

100 a 1700Metal

100 a 1000Cermica

1 a 70Polmero

Resistncia sob tenso (MPa)Material

[C

allister,1997]


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01/05/01 1 INTRODUO 23

Deformao

1 a 60Metal

-Cermica

1 a 1400Polmero

Deformao (%)Material

[C

allister,1997]


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01/05/01 1 INTRODUO 24

Tenacidade fratura

20 a 90Metal

0,5 a 6Cermica

0,5 a 6Polmero

Tenacidade a fratura (MPa-m-1/2)Material

[C

allister,1997]


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Metais

Materiais metlicos so normalmente combinaes de elementosmetlicos. Eles tm grande nmero de eltrons no localizados(estes eltrons no esto amarrados a tomos particulares ).

Muitas propriedades de metais so diretamente atribuveis a estes

eltrons. Bons condutores de eletricidade e de calorNo so transparentes luz visvel

So bastante fortes, e ainda deformveis


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Metais


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Cermicas

As cermicas so formadas por espcies qumicasmetlicas e no-metlicas, com ligaes inicas ecovalentes com eltrons ligados em posies definidas e fixas, oque lhes confere propriedades caractersticas.

Isolantes de eletricidade e de calor

Resistentes a altas temperaturas e ambientes rudes

Elevada resistncia mecnica, mas frgeis


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Silicatos


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Silicatos


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Cermicas


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Polmeros

Os polmeros so macromolculas orgnicas formadaspela unio de substncias simples, chamadas monmeros,formando molculas de cadeia longa com grupos repetitivos queapresentam ligao covalente. Os principais elementos destascadeias so: carbono, hidrognio, oxignio, nitrognioe outros

elementos no metlicos.As cadeias polimricas se unementre si por ligaes secundrias(foras de van der Waals).

Baixa resistncia mecnica

Baixo custo

Baixa densidade

Facilidade de conformao


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Estrutura X Propriedades


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Estrutura X Propriedades

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