Este documento apresenta um plano de curso para a disciplina Introdução à Ciência dos Materiais. O curso abordará as propriedades mecânicas e diagramas de fases dos materiais, com o objetivo de compreender as características físicas e estruturais de materiais metálicos, plásticos e cerâmicos. Serão discutidas unidades sobre estrutura atômica, diagramas de fase e deformação dos materiais.

1. INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS
MATERIAIS

2. Disciplina : Introdução à ciência dos Materiais
Carga horária:
40 aulas/ 2 aulas semanais
Ementa :
Estudo da propriedade mecânica dos
materiais, bem como dos diagramas de fases
Objetivos :
Compreender características físicas e
estruturais dos materiais metálicos, plásticos
e cerâmicos.

3. Unidade de ensino:
1 – Visão geral dos diferentes grupos de materiais, características,
comportamento, propriedades e relação estrutura-propriedade-processo.
2 – Estrutura atômica e ligação interatomica
3 – Estrutura cristalina e amorfa
4 – Imperfeições em sólidos
5 – Diagramas de fase em condições de equilíbrio; Sistema ferro carbono
6 – Deformação elástica e plástica

4. Procedimento metodológico:
Aulas expositivas e diálogos
Trabalhos individuais e em grupo
Seminário
Avaliações: Data
1° Prova - 30,0 pontos
2° Prova - 30,0 pontos
Trabalhos - 30,0 pontos
PI - 10,0 pontos ( Se não discutir com a turma)

5. MATERIAIS??
É TUDO AQUILO QUE FORMA OS UTENSÍLIOS
USADOS PELO HOMEM;
SÃO AS SUBSTÂNCIAS COM AS QUAIS SE PRODUZEM
ARTEFATOS:
• argila,madeira, pedra;
• metais,plásticos, vidros;
•borracha,couro.

8. PORQUÊ ESTUDAR CIÊNCIAS DOS
MATERIAIS ??
-Ciência dos Materiais: medicina,
eletrônica, farmacêutica, mecânica e
metalúrgica.
-Analisa o comportamento dos materiais no
tocante as suas partículas sub-atômicas, aos
seus átomos, aos seus arranjos atômicos e,
finalmente, ao nível macroscópico.
-Trata os materiais em função de suas
composições químicas, da natureza e
disposições de seus átomos no espaço e da
influência dos processos de transformação em
suas propriedades e características.

9. PORQUÊ ESTUDAR CIÊNCIAS DOS
MATERIAIS ??
-Ciência dos materiais: visa compreender o
comportamento e as propriedades dos materiais
em função de sua estrutura interna e dos
processos utilizados em seu processamento.
PARA SE CONHECER AS PROPRIEDADES E
O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS É
PRECISO CONHECER SUA ESTRUTURA

10. QUAL A RELAÇÃO DE CIÊNCIA DOS
MATERIAIS E ENGENHARIA ?
NOVOS MATERIAIS NA INDUSTRIA:
Novos materiais estão substituindo os antigos
na construção de máquinas e equipamentos
NEUTRALIZADORES DE PH:
Resíduos de calcinação e de fabricação de
CaC03

11. “RECICLAGEM” DE MATERIAIS: Conhecer os
resíduos, que são materiais, para estudar sua
aplicação.
Ex:- PET, perde suas propriedades com a
reciclagem,

12. -Uso de pneus para fabricar tijolos
-Uso de escória da alto-forno na fabricação de
cimento
-Uso de resíduos da fabricação de celulose na
fabricação de tijolos

13. FUNÇÃO
PROCESSO
FORMAMATERIAL

14. METAIS
POLÍMEROS
VIDROS
CERÂMICASCOMPÓSITOS

15. 1-INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS
1.1.HISTÓRICO
Desde o início da civilização os materiais são
usados com o objetivo de permitir e melhorar a
vida do ser humano.
-PRÉ-HISTÓRIA:
-Pedra lascada e polida
-Descoberta do fogo: uso do
barro(cerâmica)
-Barro reforçado com madeira e
palha:compósitos
-Metais(cobre,bronze,ferro)

16. EVOLUÇÃO DOS MATERIAIS
Materiais sendo
constantemente
substituídos
Metais
Cerâmicas
Polímeros
Compósitos
Semicondutores
Biomédicos
Novos materiais
são
constantemente
desenvolvidos:
Mais leves
Mais baratos
Mais
resistentes

17. 2004
Carcaça,freios molas,
embreagens,transmissão
e engrenagens em aço
-Paineis em compósitos
com fbra de carbono(68
kg),
-Estrutura e suspensão
em fibra de carbono,
- Rodas em liga de Mg
EXEMPLOS

19. Blocos de motor que eram fabricados em ferro fundido,
hoje são de alumínio

20. Automóvel experimental projetado pela Chrysler com carroceria
produzida em uma única peça de plástico, o que pode resultar em
reducão de até 25% de seu preço final (Cortesia Chrysler
Corporation, E.U.A.).SEMINÁRIO

21. Equipamento mais leve, menor consumo de
combustível
SEMINÁRIO
Falar sobre as latas de refrí

22. 1.2.CLASSIFICAÇÃO DOS
MATERIAIS
Metais
Cerâmicas
Polímeros
Compósitos
Semicondutores
Biomédicos
Naturais

23. METAIS
Disco de freio-aço
Circuito integrado-ouro
- Átomos arranjados no espaço de
forma ordenada(estrutura cristalina),
- Em função disto apresentam boa
resistência mecânica e podem ser
deformados permanentemente sob a
ação de forças externas e são bons
condutores de calor e eletricidade.
- Ligas de alumínio: construção de
aeronaves
- Ligas de titânio: implantes
ortopédicos
- Superligas de níquel: componentes
para operação em temperaturas
elevadas

24. Célula Unitária
Como a rede cristalina tem uma estrutura repetitiva, é
possível descrevê-la a partir de uma estrutura básica, como
um “tijolo”, que é repetida por todo o espaço.
Células Não-Unitárias
Célula Unitária
Menor “tijolo” que repetido
reproduz a rede cristalina

25. As 14 redes de Bravais
São 14 as redes cristalina possíveis – iremos estudar as cúbicas

26. TIPOS DE ESTRUTURA CRISTALINA DOS
METAIS
É o arranjo dos átomos no espaço que se repete, ou que
é periódico ao longo de grandes distâncias
atômicas( ordem de longo alcance), de modo que
quando ocorre a solidificação, os átomos se
posicionarão em um padrão tridimensional repetitivo.
É o menor volume que representa( e forma) a estrutura
cristalina.
-modelo das esferas rígidas
-modelo das esferas reduzidas

27. ESTRUTURA CRISTALINA DOS
METAIS
CCC-Cúbica de corpo centrado
CFC-Cúbica de face centrada

28. CFC - Ouro
CCC -
Cromo
Exemplo real de estrutura cristalina

29. A rede cfc
A rede cúbica de face centrada é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro de
cada face do cubo. Os átomos se tocam ao longo das
diagonais das faces do cubo.
Número de átomos na célula
unitária
Na= 6x1/2 + 8x(1/8) = 4
Relação entre a e r
R = a√2 => a = 2R√2
Fator de empacotamento
atômico
FEA cfc = Volume dos átomos =
0,74
Volume da célula
A rede cfc é mais compacta
1/2 átomo
1/8 de átomo

30. Calculo do fator de empacotamento e do
parâmetro de rede.

31. Célula unitária - CFC
O parâmetro cristalino “a” da célula unitária, varia em função
da temperatura
A célula unitária da estrutura CFC (cúbica de face centrada) do
ferro- γ − um átomo ocupa cada vértice e um átomo se localiza
no centro da face do cubo.
Número de coordenação é doze : cada átomo tem 12 vizinhos
mais próximos, situados a uma distância de a /2 ( ≈ 2,57Å a
916ºC).
2
É uma estrutura compacta, em que 74% do espaço disponível
está ocupado pelos átomos.