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Mat Materiais 40
- 1. Tópicos Especiais em Ciência dos Materiais ERE- 2021/2 INTRODUÇÃO Prof. Drª Júnia Nunes de Paula Departamento de Engenharia Civil juniapaula@cefetmg.br 2021-2 1
- 2. Informações gerais • Seminário 30 % • Trabalhos práticos 70 % 2
- 3. Bibliografia Básica • CALLISTER, W. D. Ciência e Engenharia dos Materiais – Uma Introdução. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. • CALLISTER, W. D. Fundamentos da Ciência e da Engenharia dos Materiais – Uma abordagem Integrada. 2ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. • ASHBY, M. F.; JONES, D. R. H. Engenharia de Materiais. Vol. I. e II. 3ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. • FAUCÃO BAUER, L. A. Materiais de Construção. Vol. I. e II. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. • SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. 3
- 4. Plano da disciplina • Introdução • Estrutura Atômica e Cristalina • Comportamento Mecânico: – Fratura rápida e tenacidade – Fadiga – Fluência • Oxidação e Corrosão • Atrito e Desgaste • Metais – Diagramas de Fases e Tratamentos térmicos • Cerâmicos e Vidros • Polímeros e Compósitos • Comportamento térmico • Nanotecnologia Aplicada a Materiais de Construção 4
- 5. INTRODUÇÃO 5
- 7. Propriedades dos materiais 7 Choque térmico • Densidade • Resistência à corrosão • Conformabilidade • Fluência • Custo
- 8. Escolha de materiais Metais Bom: Rígido Dúctil, conformável Tenaz Alto ponto de fusão Choque térmico Ruim: Escoamento Dureza Resistência à fadiga Resistência à corrosão Cerâmicas Bom: Rígida Escoamento, dureza altos Alto ponto de fusão Resistente à corrosão Densidade moderada Ruim: Tenacidade baixa Choque térmico Conformabilidade Polímeros Bom: Dúctil e conformável Resistente à corrosão Baixa densidade Ruim: Baixa rigidez Escoamento Baixa temperatura vítrea Tenacidade frequentemente baixa Compósitos Bom: Rígido Resistente Tenaz Resistente à fadiga Resistente à corrosão Baixa densidade Ruim: Conformabilidade Custo Deformação lenta 8
- 9. Mapas de Ashby 1. Tradução dos requisitos em propriedades de material 2. Eliminação dos materiais que não contemplam as restrições 3. Classificação dos materiais que atendem aos objetivos 4. Informações adicionais para decisão 9
- 10. Exemplos Chave de fenda • Haste: – Alto módulo de elasticidade – Alta tensão de escoamento – Dureza – Tenacidade • Cabo: – Módulo menos importante (seção maior) – Coeficiente de atrito – Conformabilidade – Estética – Densidade – Preço 10 → Aço carbono → Polímero (PMMA)
- 11. Exemplos Pás de turboélice: • Alto módulo de elasticidade • Alta tensão de escoamento • Tenacidade • Resistência à fadiga • Resistência a impacto • Resistência à corrosão • Densidade 11 Pás da turbina: • Altas temperaturas (950 °C) • Resistência à oxidação → Ligas de níquel Ligas de titânio Compósito →
- 12. Exemplos Isolamento • Isolante • Fadiga térmica • Oxidação e corrosão Eletrodos: • Fadiga térmica • Desgaste (faísca) • Oxidação e corrosão 12 → Ligas de tungstênio → Alumina
- 13. Exemplos Casco • Materiais tradicionais: madeira, aço • Polímero reforçado por fibras de vidro/carbono/boro Mastro • Madeira Liga de alumínio Velas • Têxtil Polímeros (náilon, Kevlar...) Cordas • Algodão Polímeros 13
- 14. Preço dos materiais Classe de utilização Material Preço por tonelada (U$) Construção básica Concreto, aço estrutural, madeira 90 – 900 Engenharia leve e média Metais, ligas, polímeros para veículos, eletrodomésticos... 900 – 9.000 Materiais especiais Ligas especiais, compósitos avançados (pá de turbina) 9.000 – 90.000 Metais preciosos Contatos de prata, microcircuitos de ouro 90.000 – Diamante industrial Ferramentas de corte e de polimento 180m 14 Fonte: Ashby & Jones: Engenharia de Materiais, vol. 1, 2007
- 17. Projeto 17 Propriedades Propriedades mecânicas gerais Propriedades gerais não mecânicas Propriedades de superfície Preço e disponibilidade Propriedades de produção Propriedades estéticas Projeto Atributivas Intrínsecas