ATPS - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

2 ETAPA 1

• Aula-tema: Estruturas Cristalinas. Imperfeições em Sólidos.

Essa atividade é importante para compreender a relação entre a estrutura e as propriedades dos materiais e saber classificar um determinado tipo de material.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

2.1 PASSO 1

1. Pesquisar em livros da área, revistas e jornais ou sites da internet as principais características dos materiais que apresentam as classificações básicas que são os metais, cerâmicas, polímeros e compósitos.

Bibliografia complementar

• ASKELAND, Donald R.; PHULÉ, Pradeep P. The science and engineering of materials. 4. ed. California: Brooks/Cole-Thomson Learning, 2003.

• CALLISTER JR., William D. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

• VAN VLACK, Lawrence Hall. Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais. 4. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2003.

2. Completar a tabela 1 apresentada a seguir de acordo com os estudos realizados no passo 1 sobre as noções básicas de materiais metálicos.

2.1.1 Resolução Passo 1

2.1.1.1 Questão 1

• Classificação dos Materiais

Os materiais sólidos foram agrupados convenientemente de acordo com três classificações básicas: metais, cerâmicas e polímeros. Além disso, existem três outros grupos de materiais de engenharia importantes, os compósitos, os semicondutores e os biomaterias. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

A classificação tradicional dos materiais (Metais, Cerâmicos e Polímeros) é geralmente baseada na estrutura atômica e química destes. Os compósitos, semicondutores e biomateriais têm suas claassificações baseadas nas aplicações. (PORTAL CCT [UDESC] – Materiais)

• Metais:

Os materiais metálicos consistem normalmente em cobinações de elementos metálicos. Eles possuem um grande número de elétrons não-localizados; isto é, esses elétrons não estão ligados a qualquer átomo em particular. Muitas das propriedades dos metais são atribuídas diretamente a esses elétrons. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

- Características: Dúctil, Resistência Mecânica Elevada, Condutor Elétrico e Térmico, Dureza Elevada, Opaco. (PORTAL CCT [UDESC] – Materiais)

• Cerâmicas:

As cerâmicas são compostos formados entre elementos metálicos e elementos não-metálicos; na maioria das vezes, elas são compostas por óxidos, nitretos e carbetos. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

- Características: Frágil, Isolante Térmico e Elétrico, Alta Estabilidade Térmica, Dureza Elevada, Transparentes em Alguns Casos. (PORTAL CCT [UDESC] – Materiais)

• Polímeros:

Os polímeros incluem os materiais comuns de plástico e borracha que conhecemos. Muitos deles são compostos orgânicosque têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio e e em outros elementos não-metálicos; além disso, eles possuem estruturas moleculares muito grandes. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

- Características: Dúctil, Baixa Resistência Mecânica, Baixa Dureza, Flexível, Baixa Estabilidade Térmica, Transparentes em Alguns Casos. (PORTAL CCT [UDESC] – Materiais)

• Compósitos:

Um grande número de materiais compósitos, os quais consistem em mais de um tipo de material, tem sido engenheirado. A fibra de vidro é um exemplo familiar, onde fibras de vidro são incorporadas no interior, de um material polimérico.

Um compósito é projetado para exibir uma combinação das melhores características de cada um dos seus materiais componentes. Muitos dos desenvolvimentos recentes na área de materiais têm envolvido materiais compósitos. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

Os materiais que podem compor um material compósito podem ser classificados em dois tipos: matriz e reforço. (SLIDE SHARE – Compósitos)

O material matriz é o que confere estrutura ao material compósito, preenchendo os espaços vazios que ficam entre os materiais reforços e mantendo-os em suas posições relativas. (SLIDE SHARE – Compósitos)

Os materiais reforços são os que realçam propriedades mecânicas, electromagnéticas ou químicas do material compósito como um todo. (SLIDE SHARE – Compósitos)

Pode ainda surgir uma sinergia entre material matriz e materiais reforços que resulte, no material compósito final, em propriedades não existentes nos materiais originais. (SLIDE SHARE – Compósitos)

- Características: Leveza e facilidade de transporte, resistência química, resistência às Intempéries, flexibilidade arquitetônica, durabilidade, fácil manutenção, resistência mecânica, feito sob medida. (ALMACO – Compósitos)

• Semicondutores:

Os semicondutores possuem propriedades elétricas intermediárias entre aquelas exibidas pelos condutores elétricos e os isolantes. Além disso, as características elétricas desses materiais são extremamente sensíveis á presença de minúsculas concentrações de átomos de impurezas, cujas concentrações podem ser controladas dentro de regiões do espaço muito pequenas. Os semicondutores tornaram possível o advento dos circuitos integrados, que revolucionaram totalmente as indústrias de produtos eletrônicos e computadores (para não mencionar a nossa vida) ao longo das duas últimas décadas. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

- Características: São os materiais que estão numa situação intermediária, ou seja, em determinada situação são isolantes e em outra são condutores.

• Biomateriais:

Os biomateriais são empregados nos componentes implantados no interior do corpo humano para substituição de partes do corpo doentes ou danificados. Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo (não devem causar reações biológicas adversas). Todos os materiais citados acima-metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores - podem ser usados como biomateriais. (CALLISTER, JR., 2006, p. 4)

- Características: As principais características que influenciam na escolha do