Introdução à tecnologia dos materiais

Apresentação em tema: "Introdução à tecnologia dos materiais"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à tecnologia dos materiais
Instituto Federal de Santa Catarina Campus de Florianópolis Departamento Acadêmico de Metal-Mecânica Curso Técnico de Mecânica Industrial – ProIn II Introdução à tecnologia dos materiais ProIn I Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

2 Objetivos da unidade curricular:
Proporcionar ao aluno uma idéia inicial da importância dos materiais para o desenvolvimento da Ciência e Tecnologia Introduzir uma série de conceitos básicos relacionados à estrutura, propriedades e aplicação dos Materiais Conhecer os principais Materiais, suas propriedades e aplicações visando a especificação de materiais

3 Introdução a tecnologia dos materiais
Bases tecnológicas: Introdução Processos de obtenção de ligas metálicas ferrosas Ligas metálicas ferrosas Diagrams de equilíbrio Curvas TTT Tratamentos térmicos Ensaios Mecânicos Metalografia

4 O que é um material?

5 Um material nada mais é que um “amontoado” de átomos
O que é um material? Um material nada mais é que um “amontoado” de átomos Requisitos básicos para “ser” um material Exemplo de um material

6 São os “ingredientes” dos materiais
Átomos Fe O H Ag Ni S V Al Mo K Si Ca P Au C São os “ingredientes” dos materiais

7 Átomos - Classificação
Gases nobres Não metais Semi-metais Metais Semi-metais Não metais Gases nobres Átomos metálicos

8 Átomos unidos pela força de ligação
Como os átomos se unem? Ligação química Força de atração interatômica que faz com que os átomos permaneçam unidos Átomos individuais Sem ligação Material Átomos unidos pela força de ligação

9 Ligação química Ligação Forte Ligação Fraca Como os átomos se unem?
Ligação Iônica ( kJ/mol) Ligação Covalente ( kJ/mol) Ligação Metálica ( kJ/mol) Van der Walls (<40 kJ/mol) Pontes de H

10 Evolução do uso dos materiais Pele de animais e madeira
> a.C.

11 Evolução do uso dos materiais
Lança de pedra Cerâmica Bronze a.C. 5.000 a.C. 2.000 a.C.

12 Evolução do uso dos materiais
Aço Alumínio Titânio 1.000 a.C. Séc XIX Séc XIX

13 Evolução do uso dos materiais
Cerâmicas de Engenharia Super ligas de Ni Nanotecnologia Séc XX Séc XX Séc XXI

14 Disponibilidade dos materiais
Fonte: PADILHA, F. Materiais de Engenharia: Microestrutura e propriedades, Hemmus: Curitiba (2000)

15 Introdução a tecnologia dos materiais
Disponibilidade dos materiais Elementos químicos presentes na crosta terrestre

16 Introdução a tecnologia dos materiais
Tradicionalmente os materiais podem ser classificados em 4 grupos básicos: Cerâmicos Compósitos Brocas de “Widia” Fibra de vidro Metálicos Poliméricos Embalagem Tetra Pak

17 Classificação – Átomos x Materiais
Metálicos Cerâmicos Poliméricos Compósitos Metais Não Metais Semi-metais Gases nobres

18 Características Gerais
Materiais Metálicos Características Gerais Possuem brilho Boa condutividade térmica e elétrica Boa maleabilidade Ponto de fusão médio Dureza média Boa tenacidade Em geral, resistência à corrosão é ruim Em geral, densidade alta

19 Materiais Metálicos Tipos Exemplos Aço, Ferro fundido Metais Ferrosos
Alumínio, Titânio, Berílio Chumbo, Estanho, Zinco Ouro, Prata, Platina Tungstênio, Molibdênio Cobre, Latão, Bronze, Níquel Metais Ferrosos Metais leves Metais de baixo ponto de fusão Metais nobres Metais refratários Metais resistêntes à corrosão

20 Características Gerais
Materiais Cerâmicos Características Gerais Em geral opacos mas podem ser transparentes Bons isolantes térmicos e elétricos Frágeis Dureza elevada Ponto de fusão elevado Maleabilidade ruim Boa resistência à corrosão Densidade média

21 Materiais Cerâmicos Tipos Exemplos Tijolo, azulejo, porcelana, vidro
Diamante, óxido de zircônio, óxido de alumínio, Carboneto de silício DLC, Nitretos de ferro, boretos de ferro etc.. Cerâmica Tradicional Cerâmica Avançada Revestimento Cerâmico

22 Materiais Poliméricos Características Gerais
Em geral opacos mas podem ser transparentes Bons isolantes térmicos e elétricos Boa plasticidade e elasticidade Baixa dureza Baixo ponto de fusão Resistência à corrosão média Baixa densidade

23 Materiais Poliméricos
Tipos Exemplos Latex, pele, DNA, glicose, celulose, madeira, unha, chifre, cabelo Acrílico, isopor, PVC, Policarbonato, Náilon Naturais Sintéticos

24 Características Gerais
Materiais Compósitos Características Gerais São materiais produzidos de modo a se obter uma otimização de propriedades Tem-se propriedades que não se consegue num único material, ou que seja economicamente mais vantajoso

25 Materiais Compósitos Tipos Exemplos
Folha de flandres, aços galvanizados Pneu, embalagem tetrapak, fibra de carbono, fibra de vidro, fio condutor de eletricidade com isolante Mesma classe Classes distintas

26 Introdução a tecnologia dos materiais
Arranjos Atômicos Estruturas Moleculares Estruturas Cristalinas Estruturas Amorfas C Metano (CH4) Diamante (C) Diamante (C) Água (H20) Grafita (C) Vidros (SiO2, C...)

27 Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro Polimorfismo do Ferro

28 Ferro alfa/delta (Fe- e Fe-) – Cúbico de CORPO centrado (CCC)
Introdução a tecnologia dos materiais Estrutura cristalina do Ferro Ferro alfa/delta (Fe- e Fe-) – Cúbico de CORPO centrado (CCC) 1 átomo inteiro Célula unitária 1/8 de átomo Numa célula unitária temos: 1 atomo + 8(1/8) = 2 átomos

29 Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro Ferro gama (Fe-) – Cúbico de FACE centrada (CFC) 1/2 átomo Célula unitária 1/8 de átomo Numa célula unitária temos: 6(1/2) átomo + 8(1/8) = 4 átomos

30 Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura cristalina do Ferro - Nomenclatura Ferro alfa ou delta Fe -  ou Fe -  Ferro (CCC) FERRITA Ferro gama Fe -  Ferro (CFC) AUSTENITA

31 Introdução a tecnologia dos materiais
Defeitos da rede cristalina Vazios

32 Introdução a tecnologia dos materiais
Defeitos da rede cristalina Átomo intersticial

33 Introdução a tecnologia dos materiais
Estrutura real do ferro Defeitos da rede cristalina Discordâncias

34 Introdução a tecnologia dos materiais
Defeitos da rede cristalina ASM Handbook Vol 9 (2004) Contornos de grão

35 Introdução a tecnologia dos materiais
Há dois tipos de soluções sólidas: solvente soluto Solução sólida substitucional  os átomos dos elementos químicos minoritários (do elemento de liga) ocupam posições regulares da rede cristalina do elemento b) Solução sólida intersticial os elementos em solução ocupam os interstícios da rede cristalina do elemento majoritário

36 Introdução a tecnologia dos materiais
Distorções causadas por soluções sólidas: b) Distorção da rede cristalina por átomos em solução sólida: átomo maior (amarelo) e átomo menor (vermelho)

37 Introdução a tecnologia dos materiais
Propriedades mecânicas Resistência Mecânica; Elasticidade; Ductilidade (Plasticidade); Dureza; Tenacidade.

38 Introdução a tecnologia dos materiais
Propriedades tecnológicas Usinabilidade Conformabilidade Temperabilidade Soldabilidade Sinterabilidade