O documento discute as propriedades e aplicações de diferentes materiais. Apresenta 15 exercícios sobre Ciência dos Materiais, abordando tópicos como estrutura vs propriedades, classificação de materiais, processos de fabricação e critérios para seleção de materiais de acordo com sua aplicação.

1. Disciplina: Ciência dos Materiais (MMD00097)
Professor: Bergmann
Acadêmico: Anderson Dal Molin (145344)
Lista de exercícios I
1. Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na engenharia
moderna?
A Ciência dos Materiais investiga as relações existentes entre as estruturas e as
propriedades dos materiais. Ela se ocupa do projeto ou engenharia da estrutura de um
material para produzir um conjunto pré-determinado de propriedades. Esse
conhecimento abrange desde a estrutura atômica até a verificação das propriedades de
aplicação dos materiais. Dessa forma, pode-se destacar sua importância, pois muitos
materiais utilizados atualmente são derivados de recursos não renováveis, ou seja,
impossíveis de serem regenerados. Tornando de suma relevância a descoberta de
materiais alternativos e o estudo dos aspectos econômicos, não somente da produção,
mas também do impacto ambiental e de fatores ecológicos, considerando o ciclo de vida
“desde o berço até o túmulo” dos materiais.
2. Diferencie conhecimento fenomenológico e enciclopédico.
Conhecimento fenomenológico é aquele que apresenta um avanço com relação
aos acontecimentos intrínsecos do processo, ocasionando o surgimento de uma ciência
na qual o conhecimento vem pela razão. Já o conhecimento enciclopédico consiste
essencialmente do saber empírico decorrente do conhecimento dos sentimentos das
repetições de execução prática de tais processos.
3. Classifique os materiais segundo os seguintes critérios:
a) aplicação na indústria: metais, cerâmicos, polímeros e compósitos.
b) grau de desenvolvimento tecnológico: naturais, empíricos, desenvolvimento
científico e projetados.
c) morfologia: monoestruturados, recobrimentos, gradiente material e composição
aleatória.

2. 4. Cite dois produtos que podem ser classificados como:
a) monoestruturado: PVC e cerâmica.
b) recobrimento: Engrenagens com dentes cementados e eixos de aço temperados
superficialmente.
c) gradiente: Juntas para o escapamento de veículos automotores e retentores
compósitos de borracha e aço.
d) composição aleatória: Aços recobertos com Ti e grafite - epoxy.
5. Como se inter-relacionam estrutura, propriedades, processamento e
desempenho em serviço de um material?
A estrutura, as propriedades e o processamento do material são
interdependentes, de modo que a correta relação entre estes três fatores garantira o
desempenho em serviço dos materiais. Portanto, todos estes pontos são de grande
interesse quando se almeja obter tal desempenho de um material, visto que a
intervenção em qualquer um destes pontos poderá repercutir nos demais.
6. Dê dois exemplos que evidenciam a relação entre estrutura e propriedades dos
materiais.
Ex. 1: Carbono grafite e carbono diamante.
Ex. 2: Aço carbono ferrítico e aço carbono martensítico.
Ambos exemplos correspondem a materiais de composição química semelhante,
entretanto, em função das suas diferentes estruturas cristalinas, as propriedades são
bastante distintas.
7. Como se divide e qual o critério no estudo da estrutura de um material?
O estudo da estrutura dos materiais é dividido da seguinte maneira: estrutura
atômica; estrutura cristalina; microestrutura; e macroestrutura. O critério utilizado para
essa observação a diferentes níveis estruturais está relacionado à ordem de grandeza em
metros.
8. Em que estaria baseada a mudança de propriedades de um mesmo material
fabricado por diferentes processos?
As distintas propriedades de um material alcançadas através de diferentes
processos devem estar atreladas, principalmente, às diferenças estruturais obtidas, visto

3. que um material de mesma composição química pode ter diferentes estruturas em
função do processo de fabricação utilizado e esta estrutura implica diretamente nas suas
propriedades.
9. Diferencie propriedades de corpo e de superfície.
As propriedades de corpo são aquelas características presentes na região interna
do componente, como por exemplo, o comportamento mecânico, a condutividade
térmica e às propriedades elétricas e magnéticas do material. Já as propriedades de
superfície estão relacionadas à interação do material com o meio exterior e destacam-se
neste caso as propriedades de reatividade com o meio, a resistência à corrosão e ao
desgaste, a biocompatibilidade, o efeito decorativo, entre outras.
10. Compare a microestrutura de um cobre fundido com a de um cobre trefilado.
Na microestrutura do cobre fundido os grãos são encontrados na axial, enquanto
que na microestrutura de um cobre trefilado os grãos obtidos são alongados no sentido
da trefilação em função da deformação a frio.
11. Do que depende a escolha de um determinado processo de fabricação?
A escolha de um determinado processo de fabricação está relacionada
essencialmente às propriedades dos materiais iniciais e das propriedades necessárias
para fazer frente às condições de serviço que o componente e/ou a peça estão
submetidos.
12. Diferencie com suas palavras os tipos de materiais quanto às suas propriedades
(físicas, químicas e mecânicas) típicas.
- Metálicos: são geralmente dúcteis, com densidade relativamente alta e boa resistência
mecânica;
- Cerâmicos: alto ponto de fusão, alta dureza e geralmente são frágeis;
- Polímeros: flexíveis, isolantes de eletricidade e calor e com densidade relativamente
baixa;
- Compósitos: apresentam combinações de propriedades (boa resistência
mecânica/densidade).

4. 13. Por que se utiliza uma alumina translúcida como invólucro de uma lâmpada de
sódio?
Pelo fato da alumina translúcida apresentar porosidade muito inferior (0,3 %) à
porosidade da alumina convencional (3%), sendo que a presença de poros causa o
espalhamento de luz, oferendo assim um mecanismo de dispersão da luz, tornando o
material opaco. Portanto a alumina translucida confere uma iluminação muito maior,
pois seus defeitos internos são menores que o comprimento da luz visível.
14. A partir de um material de sua escolha, dê duas aplicações para o mesmo e
descreva as propriedades de interesse em cada aplicação.
O alumínio pode ser utilizado na produção de latas de bebidas (refrigerante,
cerveja etc), onde a baixa densidade associada à resistência mecânica são as principais
características requeridas. No caso da utilização deste mesmo material na produção de
barras de apoio utilizadas em ônibus urbanos, busca-se obter um componente que, além
de resistência mecânica, também apresente uma boa resistência à corrosão.
15. Quais são os critérios para a seleção de um material para determinada
aplicação.
Devem-se conhecer as condições de serviço a que o material vai ser exposto,
descobrir as propriedades requeridas para tal aplicação, observar as condições de
degradação de propriedades. Descobrir as limitações do material selecionado, verificar a
disponibilidade do material selecionado, observar a viabilidade de processamento para
obtenção das formas desejadas, investigar o possível impacto ambiental e a
possibilidade de reciclagem do mesmo após o uso, e o custo de obtenção e
processamento.
16. O que é compromisso entre as propriedades de um material?
O compromisso entre as propriedades de um material é estabelecido quando a
relação entre duas ou mais propriedades do material adquirem as condições mínimas
requeridas para a sua aplicação.

5. 17. Como a questão ambiental está presente na seleção de um material para
determinado emprego.
A questão ambiental deve estar presente de diversas formas quando se faz a
seleção de um material para determinada finalidade. A avaliação do impacto ambiental
ocasionado na produção, o tempo de vida útil e o potencial de reciclagem deste material
são algumas das formas em que a questão ambiental é considerada.
18. Liste seis diferentes classificações de propriedades dos materiais que
determinam sua aplicabilidade.
Densidade, ductilidade, módulo de elasticidade, condutividade elétrica, cor,
conformabilidade, resistência à corrosão, brilho entre outras.
19. Explique o conceito de nanotecnologia e como esta é aplicada aos materiais.
A nanotecnologia se refere a materiais que são manipulados na ordem de
grandeza de 10-9m. O seu objetivo é criar novos materiais e desenvolver novos produtos
e processos baseados na crescente capacidade da tecnologia moderna de ver e trabalhar
com átomos e moléculas. Este desenvolvimento tecnológico pode ser aplicado na
fabricação de materiais a partir de seus átomos e moléculas individuais (montadores de
átomos). A nanotecnologia pode ser aplicada em diversos campos, como por exemplo,
na utilização de nano partículas em eletrodeposição de metais, formando materiais de
elevada resistência ao desgaste e corrosão.
20. Liste 3 aplicações que, em sua opinião, necessitam que materiais apresentem
alta tenacidade e baixa densidade.
- Coletes de segurança para blindagem balística;
- Revestimento externo de aeronaves;
- Quadro de uma bicicleta esportiva;
21. Liste materiais que têm aplicações baseadas em suas propriedades ópticas.
Alumínio, prata, cobre, ouro, vidro de sílica, quartzo (SiO2), corundum (Al2O3),
polipropileno, vantablack, silício, germânio entre outros.
22. Cite três critérios que são importantes no processo de seleção de materiais.
- Apresentar propriedades adequadas;

6. - Aceitar processamento na forma desejada;
- Ser economicamente viável e inferir sustentabilidade ambiental.
23. Defina materiais funcionais.
Materiais funcionais possuem propriedades, com aplicações tecnológicas, que
podem ser facilmente controladas por parâmetros externos e servem para cumprir um
grupo de funções, como por exemplo: materiais ‘semicondutores’, materiais
magnéticos, materiais condutores de eletricidade, luz, etc. Aplicações do chip
semicondutor, dos visores de cristal líquido e dos dispositivos de armazenamento
magnéticos são apenas alguns dos exemplos empregados pela era da informação. Além
desses exemplos, várias aplicações dessa classe de materiais podem ser encontradas na
tecnologia em energia, em comunicações, em áreas biomédicas, em questões ambientais
entre outros.