RELATÓRIO

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UNIVERSIDADE SALVADOR

ENGENHARIA MECÂNICA

Alex Correia da Silva

Uilla Scarlet Machado

Composição, estrutura e propriedades dos materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos.

Salvador

Setembro 2015

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UNIVERSIDADE SALVADOR

ENGENHARIA MECÂNICA

Alex Correia da Silva

Uilla Scarlet Machado

Trabalho de pesquisa apresentado ao curso de Engenharia Mecânica, da Universidade Salvador, como requisito avaliativo da disciplina Ciência e Tecnologia dos Materiais, sob a orientação da Profª Maria Dorotéia Sobral.

Salvador

Setembro 2015

INTRODUÇÃO

Os materiais sólidos são frequentemente classificados em três grupos principais: materiais metálicos, materiais cerâmicos e materiais poliméricos ou plásticos. Esta classificação é baseada na estrutura atômica e nas ligações químicas predominantes em cada grupo. Um quarto grupo, que foi incorporado nesta classificação nas últimas décadas, é o grupo dos materiais compósitos. Os materiais estão diretamente ligados as principais áreas da engenharia atualmente e os profissionais cada vez mais devem entender de que forma a utilização de certos materiais para projetos ou até mesmo em situações do dia-a-dia podem interferir de maneira positiva ou negativa. No que se refere a materiais os cientistas e engenheiros de materiais são os especialistas que estão envolvidos diretamente na investigação e no projeto de materiais. A utilização do material correto percorre uma seleção dentre os milhares de materiais disponíveis e a decisão final depende de vários critérios, o primeiro deles é a caracterização das condições de serviço, são elas que irão informar as propriedades exigidas do material. O segundo critério utilizado é preocupação da deterioração das propriedades do material durante a realização do serviço, como por exemplo, a redução da resistência mecânica que acontece através da exposição a temperaturas elevadas ou ambientes corrosivos. Com todos esses fatores e informações a cerca dos grupos dos materiais a pesquisa foi elaborada com objetivo de percorrer todo o contexto relacionado a composição, estrutura e principalmente as propriedades relacionadas a esses materiais, fazendo uma comparação entre os mesmos, mostrando a importância na tomada de decisão ao se escolher um material para se trabalhar, seja num projeto de grandes proporções ou até mesmo em situações corriqueiras do dia-a-dia de casa pessoa que esteja envolvida direta ou indiretamente nesse processo.

Materiais Metálicos

Os materiais metálicos são combinações de elementos metálicos, dentre os materiais sólidos citados acima, os materiais metálicos são os que ocupam maior destaque na tabela periódica, cerca de 70 elementos da tabela encontrados na natureza têm caráter metálico preponderante. Uma das principais características dessa classe é devido ao grande número de elétrons livres, ou seja, elétrons que não estão presos a um único átomo. Elétrons livres num metal são responsáveis por suas condutividades térmica e elétrica, dessa forma quando elétrons são adicionados numa extremidade de um metal, outros elétrons são retirados de outra extremidade, essa passagem é conhecida como condução metálica. A capacidade dos elétrons livres de transmitir energia rapidamente de uma extremidade a outra é responsável pela alta condutividade térmica mostrada pelos metais.

Os átomos dos metais são iguais e estão muito próximos um do outro, com isso os elétrons livres têm grande mobilidade, pois são atraídos simultaneamente pelos núcleos dos átomos vizinhos, podendo assim deslocar-se de uns para os outros. A grande quantidade de elétrons livres que, sob a ação conjunta dos núcleos dos átomos regularmente dispostos, cria a força de ligação entre os átomos metálicos, conhecida como ligação metálica e o agrupamento dos átomos dos metais dá origem ao reticulado cristalino.

Materiais Cerâmicos

Os materiais cerâmicos são materiais inorgânicos, e a grande maioria das cerâmicas consiste na junção de um material metálico e um não metálico. A ligação atômica desses materiais pode-se dizer que possui um caráter misto, variando desde puramente iônica até totalmente covalente. O caráter iônico ou covalente define, em parte, o tipo de estrutura que o composto iônico exibe. Como na maioria dos compostos cerâmicos o caráter iônico é predominante, a estrutura dos mesmos é determinada por dois fatores fundamentais.  A estrutura dos materiais cerâmicos pode ser extremamente complexa à medida que um número elevado de átomos, com diferentes funções, pode formar a mesma. Essa estrutura, como de outros materiais é determinada pela natureza das ligações atômicas presentes, bem como das características dos elementos envolvidos em tais ligações. O fato de ser um bom isolante térmico, bem como ser resistente ao calor, permite que os materiais cerâmicos tenham um importante papel na indústria metalúrgica.  Uma aplicação, que retrata com fidelidade o potencial dos materiais cerâmicos, é o uso dos mesmos na construção do ônibus espacial americano, a estrutura deste veículo é de alumínio revestida por milhares de pastilhas cerâmicas, que dão proteção térmica ao ônibus durante a subida e por ocasião da reentrada do mesmo na atmosfera. As propriedades dos materiais demonstram que existe uma disparidade significativa entre as características físicas dos metais e as das cerâmicas. Consequentemente, esses materiais são utilizados em tipos totalmente diferentes de aplicações e, neste sentido, tendem a se complementar um ao outro e também completar os polímeros. A maioria dos materiais cerâmicos se enquadra em um esquema de aplicação-classificação que inclui os seguintes grupos: vidros, produtos estruturais à base de argila, louças brancas, refratários, abrasivos, cimentos e as recentemente desenvolvidas cerâmicas avançadas