Ciências dos materiais

Exercícios de Introdução a Ciência e Tecnologia dos Materiais – Turma 8° Período - 17/11/16

1. As ligas metálicas são formadas por fusão dos materiais com consequente formação dos defeitos, vacâncias, substanciais e intersticiais. Qual a função destes defeitos na estrutura dos materiais?

O intruso entra nos materiais com uma energia diferente, provoca uma distorção na rede, modificando a energia ou equilíbrio da energia.

1. O que são imperfeições de linha e superfície?

Imperfeições de linha: são as discordâncias lineares, em hélice, em cunha e mista.

Imperfeições pontuais: interstício, vacância e substitucionais.

Imperfeições de superfície: contorno de grãos

1. Como são geradas as discordâncias?

São originadas durante solidificação, deformação plástica ou devido ao resfriamento acelerado.

1. Como é controlado a quantidade e o movimento das discordâncias?

A quantidade e o movimento das discordâncias podem ser controlados pelo grau de deformação (conformação mecânica – malha a peça) e/ou por tratamentos térmicos – submeter ao calor.

1. Defina discordâncias cristalinas. Quais os tipos?

Uma discordância é um defeito linear ou unidimensional ao redor de alguns átomos desalinhados.

* Discordância em cunha (ou linha de discordância ou discordância de aresta);

* discordância em hélice (ou em espiral);

* discordância mista (cunha + hélice).

1. Qual a importância das discordâncias nos materiais cristalinos?

As discordâncias podem atuar tanto isoladamente como em conjunto na rede cristalina, e sua presença é de fundamental importância nos mecanismos de deformação plástica dos materiais de estrutura cristalina.

1. Para a produção dos materiais de engenharia, impurezas (defeitos), são gerados na composição dos materiais. Que etapas são seguidas?

Introdução seletiva (introduz defeitos que precisa: interstício, vacância), controle do número de defeitos e arranjo cristalino.

1. Em que materiais é mais frequentemente observado o fenômeno do escoamento?

Metais de natureza dúctil, como o aço com baixo teor de carbono, caracteriza-se por um grande alongamento sem acréscimo de carga.

1. Defina encruamento.

Quando se deforma um metal em baixas temperaturas (trabalho a frio) ele se torna mais duro e mais resistente ao mesmo tempo em que se torna menos dúctil ou mais frágil. Trabalho realizado a frio acontece no forjamento. Ele endurece devido a deformação plástica.

1. Podemos afirmar que as discordâncias em cunha e hélice provocam um mesmo efeito nas propriedades mecânicas dos materiais cristalinos? Justifique.

Não, a discordância em cunha apresenta campo de tensão e compressão, ao passo que a discordância em hélice, apresenta campos de cisalhamento.

1. Quais técnicas de análise estrutural são comumentemente utilizadas para estudo da superfície dos materiais?[pic 2]

MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura         Fazem análise de microestrutura dos materiais.

MET - Microscópio Eletrônico de Transmissão

1. Defina difusão atômica.

Fenômeno do transporte de material por movimento atômico.

1. Em que condições ocorre a difusão? O tempo interfere? Explique.

 (1) deve existir um sítio adjacente vazio, e

(2) o átomo deve ter suficiente energia para quebrar as ligações com seus átomos vizinhos e assim causar uma distorção da rede durante o deslocamento.

Sim, em difusão estacionária...

1. Os efeitos de difusão ocorrem por vacância e intertícial? Em qual condição ocorre mais? Explique.

Sim.

Difusão por vacância (ou por lacuna): O mecanismo envolve o deslocamento de um átomo a partir de uma posição normal da rede para um adjacente sítio de rede vazio ou vacância.

Difusão intersticial: envolve átomos que se migram de uma posição intersticial para uma outra vizinha que esteja vazia. Este mecanismo é encontrado para interdifusão de impurezas tais como H2, C, N2 e O2, que têm átomos que são pequenos suficientes para se ajustar às posições intersticiais. O átomos hospedeiros ou de impureza substitucional raramente formam intersticiais e normalmente não se difundem através deste mecanismo[pic 3][pic 4]

  Intersticial ocorre em maior frequência que por vacância, porque átomos menores podem entrar nas lacunas.[pic 5]

1. Defina propriedades mecânicas dos materiais.

Importantes propriedades mecânicas são resistência mecânica, dureza, ductilidade e rigidez e se manter na fase elástica.

16) Quais os tipos de tensão que os materiais estão sujeitos?

Tensão, tração, compressão, cisalhamento e torção.

17) Quais os tipos de deformação que os materiais estão sujeitos?

Plástica e elástica.

18) Porque ocorre a deformação plástica de um material?

Tem a ver com o movimento de discordâncias.

19) De exemplos de materiais com alto e baixo modulo de elasticidade.

Alto: aço

Médio: polímero

Baixo: cerâmica

20) Defina anelasticidade. Qual é seu emprego na engenharia?

É o comportamento elástico que varia com o tempo. Ex: Borracha.

21) O que são materiais resilientes? De exemplo.

Resiliência é a capacidade de um material absorver energia quando ele é deformado elasticamente e então, no descarregamento, ter recuperada esta energia. Ex: molas.

22) O comportamento da deformação plástica é igual em todas as categorias dos materiais? Comente.