Ciência e Engenharia dos Materiais

PPGEM – programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

Estrutura dos Materiais

Lista de Exercícios

1. Sabendo que o chumbo (Pb) tem estrutura CFC (cúbica de faces centradas) e que seu raio atômico é 1,750 x 10-8 cm, qual é o volume de sua célula unitária?
2. Sabendo que a prata (Ag) é CFC e seu raio atômico é 1,444 A , qual o comprimento do lado da célula unitária?
3. O ouro tem estrutura cristalina CFC e o parâmetro do seu reticulado é 4,078 A

1. Calcule a sua densidade. B) Compare com o valor encontrado em um manual.

1. O Ferro (Fe) sofre, ao ser aquecido, uma transformação ao atingir-se a temperatura de 912ºC, passando a estrutura cristalina de cúbica de corpo centrado (CCC) para cúbica de faces centradas (CFC). À temperatura de 912ºC, o raio atómico do Fe é 0,126 nm e o seu peso atómico é 55,8 g/mol. Número de Avogadro = 6,02 × 1023/mol. Determine:

-  A massa de um átomo de Fe é:  

- A transformação isotérmica que o Fe sofre ao atingir-se a temperatura de 912ºC designa-se:  

1. Admitindo que os íons sejam esféricos, a) calcular o fator de empacotamento atômico do a) MgO, b) do LiF.
2. Descrever as mudanças de fases que ocorrem durante o aquecimento, a partir da temperatura ambiente até 1200oC, de um aço com 0,2% de carbono.
3. Fazendo uso de um diagrama Fe-C, calcular a quantidade de a e de cementita existente a 700oC em um metal contendo 2% C e 98% Fe.
4. Cite de forma resumida as principais diferenças entre ligação iônica, covalente e metálica.
5. O que são grãos de um material?
6. A) O que é um material cristalino? Dê exemplos. B) E material com estrutura amorfa? Dê exemplos.
7. Cite as principais características apresentadas pelas seguintes classes de materiais, dando um exemplo para cada uma delas: 

1. Metais 
2. Cerâmicos 
3. Polímeros 
4. Compósitos 
5. Semicondutores 
6. Biomateriais (Mat. Biocompatíveis) 

1. Dê a sua opinião sobre a seguinte afirmação: Quanto maior a diferença nas eletronegatividades mais covalente é a ligação. 
2.  Por que alguns polímeros apresentam resistência mecânica inferior à maioria dos materiais?
3. Por que em geral os metais apresentam alta condutividade térmica e elétrica? 
4. O que determina a distância de equilíbrio entre dois átomos? 
5. Explique porque os metais geralmente se expandem ao serem aquecidos. 
6. O que você entende por força de ligação? 
7. Explique o que são metais, cerâmicos e compósitos.
8. Com base nos conhecimento explique porque é que se pode dizer que, habitualmente, os materiais metálicos são dúcteis enquanto que os materiais cerâmicos são frágeis.
9. Represente a direção [632] e o plano (120) em uma célula cúbica.
10. A) Explique o que vem a ser Solução Sólida Substitucional e Intersticial. B) Dê exemplos.
11. Defina fator de empacotamento (FE) e número de coordenação
12. Calcule o número de átomos, o número de coordenação e o fator de empacotamento das céluas cúbico simples (CS), cúbica de corpo centrado (CCC), cúbica de face centrada (CFC), hexagonal simples (HS) e hexagonal compacta (HC). Dê exemplos de materiais que cristalizam segundo essas redes de Bravais.
13. À temperatura ambiente, o estrôncio exibe estrutura CFC. ao ser aquecido acima de 557 oC, esse arranjo atômico transforma-se em CCC. Determine a variação de volume que envolve essa transformação alotrópica. Considere que o raio atômico permanece constante. Calcule a variação de volume.

1. Determine as direções a seguir:

[pic 1]

1. Determine os índices de Miller dos planos a seguir:

[pic 2]

[pic 3]

1. Determine o ângulo entre as direções [111] e [110].

[pic 4]

1. Por que a resistência dos cristais reais é muito menor (1/1000 a 1/10000) do que a  resistência calculada pela tensão teórica cisalhante máxima (cálculo de Frenkel - 1926)?

1. Sabendo-se que a deformação de cristais ocorre pelo escorregamento de planos de alta densidade e que as estruturas CFC (Cúbico de Face Centrada)  e HC (Hexagonal     Compacto) possuem o mesmo FEA (Fator de Empacotamento Atômico). Por que os metais HC são tipicamente mais frágeis que os CFC ?

1. Mostre, na forma de tabela, as relações entre os raios atômicos e as dimensões da célula unitária para os metais cúbico de face centrada (CFC), cúbico de corpo centrado (CCC) e Cúbico simples (CS):

	CS	CCC	CFC
Lado da célula unitária
Diagonal da face
Diagonal do cubo

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