Download - 1- Introdução a Materiais
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
1/42
INTRODUO A CINCIA E
ENGENHARIA DOS MATERIAIS
Prof. Paulo Csar Borges, Dr.
Email: [email protected]
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
2/42
INTRODUO
Tipos de materiais
Metais (Fe, Au, Cu, Al, .... e suas ligas);Cermicas (vidros, argilas, cimento);
Polmeros (plsticos, polietileno (-C2H4-)n, Neoprene);
Compsitos (fibra de vidro, concreto, metal duro);
Semicondutores (Si, SiGe, GaAs, InGaAsP).
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
3/42
METAIS
Caractersticas Bsicas Resistentes (trao, compresso, toro);
Trabalhveis, Dcteis (moldveis, soldveis,
dobrveis deformam antes de quebrar); Condutores de corrente eltrica e calor;
Superfcie metlica.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
4/42
Os
metais
na tabela peridica
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
5/42
CERMICAS
Caractersticas Bsicas So uma combinao de metais com O, N, C, P, S Apresentam baixa densidade se comparadas aos metais. Frgeis (baixa tenacidade quebram sem deformar); Resistentes a temperatura (refratrios); Isolantes eltricos e trmicos; Podem ser transparentes; Resistncia a Compresso; Alta Dureza.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
6/42
As
cer
micas
na tabela peridica
Cermicas so formadas por combinao de metais
com os elementos C, N, O, P e S.Si e Ge so semicondutores mas so usados em cermicas de forma equivalente a metais
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
7/42
POLMEROS
Caractersticas Bsicas
Sintticos (feitos pelo homem);
Altamente moldveisplsticos;
Formados pela combinao de unidades (meros);
Formados principalmente por C, H e O (acrlicos);C, H e N (nylons), C, H e F (flor-plasticos)
e Si (silicones);So leves e tenazes.
Em geral menos resistentes do que metais e
cermicas.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
8/42
Os polmeros na tabela peridica
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
9/42
Compsitos
Caractersticas Bsicas
Combinao de metais, cermica e polmeros
Preservam as propriedades boas de cada componente eadquirem propriedades impossveis de se obter a partir de
qualquer um deles.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
10/42
SEMICONDUTORES
Caractersticas Bsicas:Condutividade finamentecontrolada pela presena dedopantes;Podem ser combinados deforma o otimizar propriedadespticas e eletrnicas;Base da tecnologia opto-eletrnica (lasers, clulas
solares, detectores ex. MEV);Todos os componenteseletrnicos contem materiaissemicondutores.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
11/42
Os semicondutores na tabela peridica
Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metaisassumem propriedades semicondutoras.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
12/42
Desempenho / Custo
Sintese/Processamento
Microestrutura
Composio
ESTRUTURA x PROPRIEDADES xPROCESSAMENTO x APLICAES
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
13/42
ESTRUTURA x PROPRIEDADES
As propriedades dos slidos so determinadas, entre outros fatores,
pela sua estrutura e pelas foras de coeso entre as partculas que
os constituem e que, portanto, variam segundo a natureza dessas
partculas.
A propriedades dos materiais dependem:
Escala atmica - Estrutura Cristalina, defeitos;
Microscpica - Microestrutura e
Macroscpica - Macroestrutura
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
14/42
Escala Atmica
ESTRUTURA x PROPRIEDADES
Estrut. TTDF Ductilidade Lim FadigaCCC Alta Baixa Definido
CFC - alta N definido
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
15/42
MicroestruturaMateriais Monocristalinos
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
16/42
Microestrutura
Materiais
Monocristalinos
PolicristalinosMonofsico
Polifsico
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
17/42
MicroestruturaMateriais Polifsicos.
Distribuio de fases em uma rocha com trs fases [LMDM]
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
18/42
MicroestruturaMateriais Monofsicos e Policristalinos.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
19/42
MICROESTRUTURA
Material opacoespalhamento da luz
pelos poros e mudanas de orientao
cristalina (contornos de gro).
Material translcidoespalhamento
da luz pelas mudanas de orientao
cristalina (contornos de gro).
Os materiais cermicos podem ser transparentesdependendo de sua microestrutura ex. Safira
(Al2O3)
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
20/42
MACROESTRUTURA
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
21/42
Macrogrfia de uma junta soldada. Liga Nb-10%Hf-10%W.
MACROESTRUTURA
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
22/42
MICROESTRUTURA
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
23/42
MICROESTRUTURA
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
24/42
Def. Fatores estruturais de um material (gros, fases), que sopassiveis de observao.
Materiais MonofsicosParmetros importantes:
Tamanho de gro (AB)
Forma do gro (AC)
Orientao do gro (BD)
Microestrutura
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
25/42
Microestrutura
Materiais Monofsicos
Heterogeneidades das tenses(esquemtico).
As tenses variam com a orientao dogro, porque o mdulo de elasticidadeno isotrpico.
Tenso
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
26/42
Microestrutura
Materiais Polifsicos.
Parmetros Importantes:
Fases presentes;
Quantidades relativa entre as fases;
Tamanho das fases;
Forma das fases;Distribuio das fases;
Orientao das fases (textura mecnica).
Textura cristalogrfica (orientao)
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
27/42
Microestrutura
Materiais Polifsicos.
Fases presentes;
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
28/42
Microestrutura
Materiais Polifsicos.
Quantidades relativa entre as fases;
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
29/42
MicroestruturaMateriais Polifsicos.
Tamanho das fases;
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
30/42
Microestrutura
Materiais Polifsicos.
Forma das fases;
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
31/42
Orientao das fases.
MicroestruturaMateriais Polifsicos.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
32/42
Textura cristalogrfica (orientao)
MicroestruturaMateriais Polifsicos.
MET - Microestrutura de filme fino de Co-Cr-Pt utilizado em disco dearmazenamento magntico de alta densidade: a) estrutura dos gros; b)
textura ou direo de facil magnetizao.
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
33/42
Proporo dos Constituintes nos Materiais
Como cada fase ou constituinte dos materiais apresentapropriedades bem definidas, as propriedades destes dependemda proporo (ou porcentagem de ocorrncia) de cada fase ouconstituinte presente em sua microestrutura.
Exemplo:Ao, recozido, com estrutura predominantemente ferrtica, bastante dctil.
Ao recozido, com estrutura predominantemente perltica, bastante resistente.
O teorde carbono o principal fatorque influi nas proporescom que as fases e os constituintes ocorrem na microestrurados aos.
Outro fatormuito importante so os tratamentos trmicos
Mi t t
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
34/42
Ductilidade em funo da
concentrao de Carbono para
diferentes microestruturas
Dureza (Brinell e Rockwell) em funo da
concentrao de Carbono para diferentes
microestruturas
MicroestruturaQuantidades relativa entre as fases;
Mi
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
35/42
MicroestruturaTamanho das fases;
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
36/42
Dureza em funo da
concentrao de Carbono para
diferentes microestruturas
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
37/42
Tenso de Escoamento, Limite de
Resistncia e Dureza Brinell em
funo da concentrao de Carbono
Ductilidade (A e ) e Energia (Izod)
em funo da concentrao de
Carbono
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
38/42
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
39/42
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
40/42
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
41/42
-
7/26/2019 1- Introduo a Materiais
42/42