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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC CENTRO DE ENGENHARIA, MODELAGEM E CIÊNCIAS SOCIAIS APLICADAS
BC 1105 – MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES Prof. Dr. Renata Ayres Rocha
[email protected] BLOCO A, TORRE DO CECS, 6º ANDAR, SALA 21
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APRESENTAÇÃO – OBJETIVOS DO CURSO
9 Conhecer as principais famílias de materiais 9 Estudar as estruturas, as propriedades, o processamento e as aplicações dos principais tipos de materiais 9 Aprender quais são as principais ferramentas utilizadas para se trabalhar na área de materiais
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APRESENTAÇÃO – PROGRAMA 9 Apresentação da disciplina, evolução do uso dos materiais, descobertas e desafios do século 21. 9 Estrutura atômica e ligações químicas, estrutura do átomo, ligação iônica, ligação covalente, ligação metálica, ligações secundárias. 9 Classificação dos materiais. Classificação dos materiais em função das principais ligações químicas presentes; materiais poliméricos; materiais cerâmicos; materiais metálicos; materiais compósitos, classificação baseada em bandas de energia: condutores, semicondutores e isolantes.
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APRESENTAÇÃO – PROGRAMA
9 Estrutura dos Materiais: Conceito de ordem e simetria espacial; estrutura cristalina; imperfeições da estrutura cristalina; sólidos amorfos; materiais cerâmicos, poliméricos e metálicos. 9 Propriedades dos Materiais: propriedades mecânicas, elétricas, térmicas, ópticas e magnéticas.
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BIBLIOGRAFIA Bibliografia Básica: * W. D. Callister Jr., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução, 5a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002 / 7a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007 * L. H. Van Vlack, Princípios de ciência e tecnologia dos materiais. Rio de Janeiro: Campus, 1984. * R. E. Hummel, Understanding Materials Science. history, properties, and applications, 2nd ed. New York: Springer, 2004 * J. F. Shackelford, Introduction to materials science for engineers. 6.ed. New Jersey: Pearson/Prentice Hall, 2004 M. A. White, Properties of Materials. Oxford University Press, New York, 1999.
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BIBLIOGRAFIA Bibliografia Complementar: * W. D. Callister Jr., Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais: Uma abordagem integrada. Ed. LTC, 2006 (2º ed.) J. F. Shackelford, Ciência dos Materiais – 6ª Edição. Pearson / Prentice Hall, 2008 * A. F. Padilha, Materiais de engenharia: microestrutura e propriedades. São Paulo: Hemus, 2009 * L. H. Van Vlack, Princípios de Ciências dos Materiais * W. D. Callister Jr, Materials science and engineering: an introduction. 7ª ed. New York: John Wiley & Sons, 2007
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BIBLIOGRAFIA Bibliografia Complementar: * D. R. Askeland, P. P. Phulé, The science and engineering of materials. 5 ed. Toronto: Thomson, 2006 * Y.-W. Chung, Introduction to materials science and engineering. Boca Raton: CRC Press, 2007 G. Murray, C. V. White, W. Weise, Introduction to engineering materials. 2.ed. Boca Raton: CRC Press, 2007 J. C. Anderson, K. D. Leander, R. D. Rawlings, J. M. Alexander, Materials Science for Engineers, CRC Press; 5th ed, 2003
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CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO
Média final: MF = 0,8 x (P1+P2)/2 + 0,2 x LISTAS Duas avaliações dissertativas sem consulta (P1 e P2) Avaliação substitutiva substitui OBRIGATORIAMENTE P1 ou P2
CUIDADO COM AS FALTAS!! OBRIGATÓRIO PELO MENOS 75% DE PRESENÇA -Assinatura da lista -Presença por atividade em sala -Presença pelo professor -Problemas com faltas e horário: converse com a professora
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CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO LISTAS – listas de exercícios, atividades, participação, frequência 9 listas e trabalhos de preferência feitos a mão (as questões podem estar impressas) 9 se for entregue com as respostas impressas: não é permitido listas praticamente iguais, nem iguais ou idênticas: A NOTA DOS ALUNOS NESSES CASOS SERÁ ZERO NESSA ATIVIDADE Conceitos: A (10 ~ 8,5) – desempenho excepcional; B (8,4 ~ 7,0) – desempenho bom; C (6,9 ~ 5,5) – desempenho satisfatório; D (5,4 ~ 4,0) – aproveitamento mínimo não satisfatório; F (< 4,0) – reprovado. SEJAM RESPONSÁVEIS PELA PRESENÇA E ATITUDES EM AULA, COM RESPEITO AOS ALUNOS E AOS PROFESSORES
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Contato sobre a disciplina, divulgação das listas de exercícios, atividades, notícias, lembretes
[email protected] Senha: disciplinas
CRONOGRAMA – pode ser alterado em função do aproveitamento da turma
Data da Aula
Aula - 2ª feira
Aula - 4ª feira
13/09 e 15/09
Apresentação do curso
Estrutura atômica/Lig. químicas
20/09 e 22/09
Estrutura atômica/Lig. químicas
Estrutura Cristalina: metais
27/09 e 29/09
Estrutura Cristalina: metais
laboratório
04/10 e 06/10
Estrutura Cristalina: imperfeições Defeitos e sólidos amorfos
Estrutura: cerâmicas
11/10 e 13/10
feriado
laboratório
18/10 e 20/10
Estrutura: cerâmicas
Estrutura: polímeros
25/10 e 27/10
Estrutura : polímeros
Prova 1
01/11 e 03/11
feriado
Propriedades Mecânicas
08/11 e 10/11
Propriedades Mecânicas
Propriedades Elétricas
15/11 e 17/11
feriado
laboratório
22/11 e 24/11
Propriedades Magnéticas
Propriedades Térmicas
29/11 e 01/12
Propriedades Ópticas
Prova 2
06/12 e 08/12
Revisão
Prova Substitutiva
13/12
Revisão
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INTRODUÇÃO Materiais – substâncias com propriedades úteis para construirmos máquinas, estruturas, dispositivos e produtos.
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INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO - HISTÓRIA A importância dos materiais na vida dos homens foi tanta que as ‘eras’ são divididas por materiais característicos da época 9 Idade da pedra (~9.000 A.C.) 9 Idade do bronze (~3.200 A.C.) 9 Idade do ferro (~1.200 A.C.) 9 Aço, polímeros, silício: dias atuais
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INTRODUÇÃO - HISTÓRIA A importância dos materiais na vida dos homens foi tanta que as ‘eras’ são divididas por materiais característicos da época 9 Idade da pedra (~9.000 A.C.) 9 Idade do bronze (~3.200 A.C.) 9 Idade do ferro (~1.200 A.C.) 9 Aço, polímeros, silício: dias atuais
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INTRODUÇÃO - HISTÓRIA 9 Polímeros naturais – ossos, tendões, madeira, fibras (?-50.000 AC) 9 Cerâmicas – vasos e urnas de argila (20.000-6.000 AC); pontas de flechas de sílex : 6.000 AC –2.500 AC); pisos e azulejos (2.000 AC) 9 Metais – lâminas, equipamentos bélicos (Idade do bronze: 3.000500 AC; Idade do Ferro: 1.000 AC – 1.000 DC) 9 Polímeros sintéticos – borracha vulcanizada (1870), baquelite (1895), poliamida (1930), polipropileno (1954) 9 Nanotecnologia – nanotubos de carbono (1990), nanocompóstos argila-polipropileno (1994)
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INTRODUÇÃO - HISTÓRIA
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INTRODUÇÃO – CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS Ciência dos Materiais 9 Investigação das relações propriedades dos materiais
entre
composição/estrutura
e
Engenharia dos Materiais 9 Projeto, desenvolvimento ou aperfeiçoamento de técnicas de processamento de materiais (= técnicas de fabricação) com base nas relações composição/estrutura e propriedades. E também: 9 Desenvolvimento de formas de produção de materiais socialmente desejáveis a custo socialmente aceitável. Objetivos: 9 Desenvolvimento de materiais já conhecidos visando novas aplicações ou visando melhorias no desempenho. 9 Desenvolvimento de novos materiais para aplicações conhecidas. 9 Desenvolvimento de novos materiais para novas aplicações.
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INTRODUÇÃO – COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA
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INTRODUÇÃO – COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA Composição 9 Natureza química dos materiais Estrutura 9 Associada ao arranjo dos componentes do material em estudo 9 Pode (e deve) ser analisada em diferentes ESCALAS 9 Estrutura em escala atômica (menor ou igual a nm = 10-9m) 9 Nanoestrutura (da ordem de nm) 9 Sólidos Amorfos (alguns nm) e Sólidos Cristalinos (<100nm) 9 Microestrutura (alguns μm = 10-6m até mm) 9 Macroestrutura (normalmente igual ou maior que mm)
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INTRODUÇÃO – ESCALA E ESTRUTURA 1 metro
10 micrômetros
10 centímetros
1 micrômetro
1 centímetro
100 nanômetros
100 micrômetros
1 nanômetro
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INTRODUÇÃO – ESCALA E ESTRUTURA Escala “Macro” Escala “Micro” Escala “Nano” Escala Atômica
Bloco de motor em liga de alumínio fundido (material em desenvolvimento) Ford Motor Company
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INTRODUÇÃO - PROPRIEDADES Propriedade Tipo e intensidade da resposta a um estímulo que é imposto ao material As principais propriedades dos materiais podem ser agrupadas em: 9 Mecânicas 9 Elétricas 9 Térmicas 9 Magnéticas 9 Ópticas 9 Químicas 9 de Degradação (corrosão, oxidação, desgaste)
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INTRODUÇÃO – PROCESSAMENTO E DESEMPENHO `
Processamento: conjunto de técnicas para obtenção materiais com formas e propriedades específicas.
`
Desempenho: resposta do material a um estímulo externo, presente nas condições reais de utilização.
Monocristal (transparente)
de
Policristal poroso (opaco)
Policristal denso (translúcido)
Exemplo : Três amostras de óxido de alumínio (Al2O3) processadas por diferentes rotas.
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INTRODUÇÃO - NANOTECNOLOGIA
9 Aproveita as vantagens da escala “nano” para construir dispositivos e materiais. 9 Altíssima área superficial. Ex: nanocompósitos, sistemas catalíticos, sistemas de liberação de medicamentos, sistemas de armazenamento de energia 9 Efeitos da física quântica. Ex: propriedades especiais eletromagnéticas, ópticas, térmicas 9 É a escala das estruturas biológicas. Ex: integração de sistemas artificiais e biológicos, projetos de estruturas artificiais baseadas em biológicas
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INTRODUÇÃO - NANOTECNOLOGIA
10 nm
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INTRODUÇÃO - NANOTECNOLOGIA
Nanotubos de carbono Fullereno – C60
Ferrofluido Superfície hidrofóbica
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Qual a importância dos materiais dentro do curso que pretende seguir?
