chapter 1: introduction - profevaldocm.files.wordpress.com · estudo –pode (e deve) ser analisada...
TRANSCRIPT
Introdução
1º semestre / 2016
Universidade Estadual de Ponta Grossa Departamento de Engenharia de Materiais Disciplina: Ciência dos Materiais 1
2
204072: Ciência dos Materiais 1
Objetivo da disciplina... Apresentar conceitos fundamentais de
Ciência dos Materiais
Você aprenderá sobre: • estrutura dos materiais
• como a estrutura dita as propriedades
• como o processamento pode modificar a estrutua
3
Livro texto: • Materials Science and Engineering: An Introduction,
W.D. Callister, Jr. and D.G. Rethwisch, 8th edition,
John Wiley and Sons, Inc. (2010).
Bibliografia
Complementar: • Lawrence H. Van Vlack “Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais”
4a Edição, editora Campus • Askeland, D.R. Fulay, P.P; Wright, W.J. The Science and Engineering of
Materials. 6. ed. Stamford: Cengage Learning, 2006.
• R. A. Higgins “Propriedades e Estruturas dos Materiais em Engenharia”,
editora Difel. • A. F. Padilha “Materiais de Engenharia – Microestrutura e
Propriedades”, Editora Hemus.
4
http://profevaldocm.wordpress.com/
• Informações gerais da disciplina
• Slides
• Listas de exercícios
• Notas
SITE DA DISCIPLINA
5
SISTEMA DE AVALIAÇÃO
A primeira nota parcial (1ª NP) será constituída pela
média aritmética de duas provas denominadas de P1 e P2.
A segunda nota parcial (2ª NP) será constituída pela
média aritmética de duas provas denominadas de P3 e P4.
A nota do exame final (NEF) será constituída pela nota de
uma única prova na qual será avaliado
todo o conteúdo da disciplina.
𝑁𝐹 =1ª𝑁𝑃 + 2ª𝑁𝑃 + 𝑁𝐸𝐹
3≥ 5,0
6
Datas das provas
P1 Turma A: 18/04/2016
Turma B: 19/04/2016
P2 Turma A: 16/05/2016
Turma B: 17/05/2016
Exame final (data para as duas turmas) 27/07/2016
Todo o conteúdo da disciplina
P3 Turma A: 13/06/2016
Turma B: 14/06/2016
P4 Turma A: 11/07/2016
Turma B: 12/07/2016
7
Introdução
• O que é ciência dos materiais?
• Por que eu devo saber sobre ela?
• Materiais definem nossa sociedade – Idade da Pedra (2,5 milhões a.C.)
– Idade do Bronze (3500 a.C.)
– Idade do Ferro (1000 a.C)
– Agora? • Idade do silício?
• Idade do polímero?
8
Definições
• Ciência dos Materiais
– Investigação das relações entre composição/estrutura e
propriedades dos materiais
• Engenharia dos Materiais
– Projeto, desenvolvimento ou aperfeiçoamento de técnicas
de processamento de materiais (= técnicas de fabricação)
com base nas relações composição/estrutura e
propriedades.
– E também:
• Desenvolvimento de formas de produção de materiais
socialmente desejáveis a custo socialmente aceitável.
9
• Ciência e Engenharia dos Materiais são campos intimamente interligados e interdisciplinares.
• “Ciência e Engenharia dos Materiais é a área da atividade humana associada com a geração e a aplicação de conhecimentos que relacionem composição, estrutura e processamento de materiais às suas propriedades e usos.”
Morris Cohen, MIT (in Padilha, A.F. – Materiais de Engenharia, Hemus, 1997, cap. 1)
• Objetivos:
– Desenvolvimento de materiais já conhecidos visando novas aplicações ou visando melhorias no desempenho.
– Desenvolvimento de novos materiais para aplicações conhecidas.
– Desenvolvimento de novos materiais para novas aplicações.
Definições
10
Objeto
da
Ciência
e
Engenharia
de
Materiais
11
Composição e Estrutura
• Composição
– Natureza química dos materiais
• Estrutura
– Associada ao arranjo dos componentes do material em estudo
– Pode (e deve) ser analisada em diferentes ESCALAS
• Estrutura em escala atômica (menor ou igual a nm = 10-9m)
• Nanoestrutura (da ordem de nm) – Sólidos Amorfos (alguns nm) e Sólidos Cristalinos
(~ >100 nm até mm=10-3m)
• Microestrutura (alguns m = 10-6m até mm)
• Macroestrutura (normalmente igual ou maior que mm)
12
Bloco de motor em liga
de alumínio fundido
(material em desenvolvimento)
Ford Motor Company
Escala
Atômica
Escala
“Nano”
Escala
“Micro”
Escala “Macro”
Estruturas
13
Tipos de materiais • Metais:
– Resistentes, dúcteis
– Condutividade térmica e elétrica elevadas
– Opacos, refletivos.
• Polímeros/plásticos: Ligação covalente compartilhamento de e’s
– Moles, dúcteis, baixa resistência, baixa densidade
– Isolantes térmicos e elétricos
– Translúcidos ou transparentes
• Cerâmicas: ligação iônica – compostos de elementos metálicos e não metálicos (ex. óxidos, carbetos, nitretos)
– Frágeis, vítreo, deformação elástica
– Isolantes
14
• Propriedade
– Tipo e intensidade da resposta a um estímulo que é imposto
ao material
• As principais propriedades dos materiais podem ser
agrupadas em:
– Mecânicas
– Elétricas
– Térmicas
– Magnéticas
– Ópticas
– Químicas
– de Degradação (corrosão, oxidação, desgaste)
Propriedades de um Material
15
Processamento e Desempenho • Processamento: conjunto de técnicas para obtenção de
materiais com formas e propriedades específicas.
• Desempenho: resposta do material a um estímulo externo, presente nas condições reais de utilização.
Exemplo : Três amostras de óxido de alumínio (Al2O3) processadas por diferentes rotas.
Monocristal
(transparente)
Policristal
denso
(translúcido)
Policristal
poroso
(opaco)
16
São muitas perguntas...
...a serem RESPONDIDAS em cada caso!
17
Exemplo – Implante de quadril
Adapted from Fig. 22.25, Callister 7e.
18 Adapted from Fig. 22.26, Callister 7e.
Exemplo – Implante de quadril
19
• Usar o material certo para o serviço.
• Entender a relação entre propriedades,
estrutura and processamento.
Metas do curso:
RESUMO
• As propriedades dos materiais dependem da
sua composição e estrutura
Capítulos do Callister abordados
• Callister 8ª edição
– Capítulo 1