conceitos - Faculdade Inap

CONCEITOS
Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho
Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho
Materiais e Processos de Produção
ESTRUTURA
DA MATÉRIA
ÁTOMOS
PRÓTONS
NÊUTRONS
ELÉTRONS
MOLÉCULAS
ESTADOS
DA MATÉRIA
ESTRUTURA
(ARRANJO)
TIPO DE LIGAÇÃO
IÔNICA
COVALENTE
METÁLICA
CRISTALINO
GASOSOS
AMORFO
SÓLIDOS
LÍQUIDOS
PROCESSOS DE
PRODUÇÃO
METAIS
CERÂMICOS E
VÍTREOS
POLÍMEROS
COMPÓSITOS
PROPRIEDADES
QUÍMICAS
ELÉTRICAS
TÉRMICAS
MAGNÉTICAS
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ÓTICAS
MECÂNICAS
Tabela Periódica dos Elementos
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Estrutura (Arranjo)
M t i i C
Materiais
Cristalinos
i t li
eA
Amorfos
f
Materiais cristalinos: sólidos que apresentam ordem
de longo alcance (periodicidade maior que
comprimento de ligações)
o oc sta os ou
Monocristalinos
policristalinos (contornos de grão)
Materiais amorfos, vítreos, não-cristalinos: sólidos
que não apresentam ordem
d dde llongo alcance
l
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Arranjo Cristalino e Amorfo
a) Dióxido de silício cristalino
Sílica
b) Dióxido de silício não cristalino
Sílica
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Materiais Policristalinos
[Barsoum, 1
1997]
Contornos
de grão
Grão
Grão A
Orientação da célula
unitária no grão A
Grão B
Orientação da célula
unitária no grão B
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Comportamento dos Materiais
Tv = temperatura de transição vítrea
Tf = temperatura de fusão
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Materiais Metálicos
São materiais cristalinos compostos de
g
São requeridos
q
um único metal ou ligas.
por suas características de brilho, cor,
durabilidade e propriedades mecânicas,
mecânicas
elétricas, etc.
Ex: Alumínio,
í
O
Ouro
18 bronze, etc.
18,
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Polímeros
São materiais não-metálicos, geralmente
g
, compostos
p
por g
p
grandes
orgânicos,
cadeias de moléculas cujas estruturas são
compostas por pequenas unidades de
repetição.
Comumente são leves e apresentam
baixo custo.
Ex: Polietileno, PVC, Policarbonato, etc.
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Materiais Cerâmicos
São compostos
Sã
t
iô i
iônicos,
que sob
b
tratamento térmico apresentam elevações
expressivas
de
suas
resistências
mecânicas.
Se dividem em “cerâmicas tradicionais”
cujas matérias
até as p
primas
as são a
argilominerais
g o
e as
(tijolos, telhas, porcelanas, etc.) e
cerâmicas avançadas
avançadas” (componentes
“cerâmicas
eletrônicos, aeroespaciais, protéticos, etc.)
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Vidros
São um grupo de
Sã
d materiais
t i i cerâmicos.
â i
São sólidos amorfos obtidos por
aquecimento de material cristalino,
seguido de resfriamento sem que haja
cristalização.
Os mais comuns são o vidro de silicato de
sódio (vidro soda) e silicato de boro
(pyrex).
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Materiais Compósitos
São
Sã
combinações
bi
õ
d
dos
materiais
t i i
anteriores,
mas
que
apresentam
propriedades
distintas
de
seus
constituintes separadamente.
São constituídos por fase matriz e fase
dispersa
d
spe sa ou age
agente
te de reforço.
e o ço
Ex: Concreto,
E
Concreto concreto armado,
armado fibra de
vidro, fibra de carbono, etc.
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Oxidação X Corrosão
Corrosão metálica é a
Oxidação é a perda
de elétrons de um
elemento pela sua
combinação com o
oxigênio.
X
transformação de um metal
ou liga, pela sua interação
química ou eletroquímica,
num determinado
d t
i d meio
i de
d
exposição. O processo
resulta na formação de
produtos de corrosão e na
liberação de energia.
Esta transformação resulta
em perda
d de
d massa do
d
material.
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Tensão X Deformação
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Comportamento dos Materiais
• Comportamento Dúctil / Frágil;
• Quando um material, submetido a um
d t
determinado
i d esforço,
f
apresenta
t
deformações plásticas significativas antes
da ruptura, diz-se que este apresenta
comportamento Dúctil.
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Comportamento dos Materiais
• Comportamento Dúctil / Frágil;
• Quando um material, submetido a um
d t
determinado
i d esforço,
f
não
ã apresenta
t
deformações plásticas significativas antes
da ruptura, diz-se que este apresenta
comportamento Frágil.
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Comportamento dos Materiais
O tipo de fratura (dúctil ou frágil) não é uma propriedade
do material, mas sim, um comportamento devido às
condições impostas como: carregamento, temperatura e
taxa de deformação.
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Comportamento e Propriedades
Físicas/Mecânicas dos Materiais
Tenacidade
T
id d
Dureza
P
Permeabilidade
bilid d x Hi
Higroscopicidade
i id d x Efl
Eflorescência
ê i
Resistência à abrasão
R i tê i à ttração
Resistência
ã
Resistência à compressão
R i tê i à flflexão
Resistência
ã
Resistência à torção
Ci lh
Cisalhamento
t
Fadiga
R iliê i
Resiliência
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Tenacidade
Tenacidade é o carregamento necessário para levar um
material à ruptura, é a propriedade dos materiais que mede
a sua resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. A
tenacidade é expressa em termos qualitativos como
quebradiço, frágil, dúctil, maleável, séctil (facilidade ao ser
cortado),
t d ) flexível
fl í l e elástico.
lá ti
Tal energia pode ser calculada através da área num gráfico
Tensão - Deformação do material,
material portando basta integrar
a curva que define o material, da origem até a ruptura.
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Dureza
• Medida da resistência de
um material à deformação
por indentação da sua
superfície ou por abrasão
[Callister, 2002].
• A medida da resistência de
um material ao risco é
dada pela Escala Mohs.
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Dureza – Tabela de comparação
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Permeabilidade x Higroscopicidade x Eflorescência
A permeabilidade
é a capacidade
de certos
materiais de
transmitir os
f
fluidos.
A higroscopicidade
é a capacidade de
certos materiais de
absorver os fluidos.
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A eflorescência
fl
ê i
é a capacidade
de certos
materiais de
libertarem
umidade no
ambiente .
Resistência à Abrasão
Resistência apresentada por um
corpo quando este é atritado à
um outro.
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Resistência à Tração
Resistência apresentada por
um corpo quando submetido a
carregamentos divergentes ao
l
longo
d seu eixo
do
i
l
longitudinal.
it di l
Esforços que tende a alongá-lo
ou esticá-lo.
ti á l
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Resistência à Compressão
Resistência apresentada por um
corpo
quando
submetido
a
carregamentos convergentes ao
longo do seu eixo longitudinal.
Esforços
ç q
que tende a comprimi-lo.
p
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Resistência à flexão
Resistência apresentada por um corpo
quando submetido a carregamentos
perpendicular ao seu eixo longitudinal.
longitudinal
Esforços que tende a dobrá-lo.
Flexão - σ = Tensão no momento da fratura em
um ensaio de dobramento ou flexão [Callister,
2002].
2002]
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Resistência à Torção
Resistência apresentada por um corpo
quando submetido a carregamentos que
provocam giro do mesmo em torno do seu
eixo.
eixo
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Cisalhamento
Força aplicada
F
li d com o objetivo
bj ti de
d causar o
deslizamento de duas partes adjacentes
de um mesmo corpo uma em relação a
outra, em uma direção paralela ao seu
plano de contato [[Callister,, 2002].
p
]
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Fadiga
Falha, em níveis relativamente
Falha
baixos de tensão, de estruturas
sujeitas
j it
a tensões
t
õ
fl t
flutuantes
t
e
cíclicas [Callister, 2002].
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Resiliência
Capacidade de um material de
absorver energia quando ele é
d f
deformado
d elasticamente
l ti
t e depois,
d
i
com o descarregamento, ter a
energia recuperada.[Callister, 2002].
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