RESUMO CIÊNCIA DOS MATERIAIS

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MARIANA LUCHIARI GASPAR

RESUMO CIÊNCIA DOS MATERIAIS

Capítulo 1: Materiais para engenharia

São João da Boa Vista

2018

1. Materiais para engenharia

1.1 O mundo dos materiais

        As antigas eras eram nomeadas baseadas no material predominante das ferramentas que eram feitas. Há 2,5 milhões de anos atrás existiu a Idade da Pedra, onde as pessoas lascavam pedras para formar armas e utensílios. Depois, por volta de 2500 a.C. aconteceu a Idade do Bronze, época responsável pela descoberta de ligas metálicas (cobre e estanho). Já a Idade do Ferro (de 1000 a 1 a.C.) foi onde ocorreu a vasta substituição do bronze pelas ligas de ferro na fabricação de ferramentas e armas por toda a Europa.

        Mesmo que não sejam referidos como principais materiais em algumas eras, a cerâmica e o vidro estiveram presentes no avanço da humanidade. A cerâmica era encontrada em vasos feitos de barro queimado e artefatos de vidro foram encontrados desde 4000 a.C. na Mesopotâmia.

        A segunda metade do século XX é chamada de Idade do Plástico, referindo-se aos materiais poliméricos que são de uso comum hoje em nossa sociedade. Há observadores que sugerem que a denominação seja Idade do Silício, já que a eletrônica moderna tem impacto estrondoso e sua matéria-prima básica é tecnologia do silício.

        Estudando a importância relativa dos materiais ao decorrer da história, pode-se observar que a importância das ligas de metal teve um grande pico após a Segunda Guerra Mundial. Pressões para economia de peso e custo aumentaram a demanda por outros e mais sofisticados materiais não metálicos.

1. Engenharia e ciência dos materiais

        O campo da engenharia e ciência dos materiais é uma união dos estudos fundamentais e da engenharia prática em si, adicionando contribuições de campos tradicionais como: metalurgia, engenharia de cerâmica, química de polímeros, física de matéria condensada e físico-química.

1. Tipos de materiais

        As cinco categorias que compreendem os materiais disponíveis aos engenheiros praticantes são: metais, cerâmicas e vidros, polímeros, compósitos e semicondutores.

METAIS

        Comumente associados à engenharia, os metais têm diversas propriedades, chamadas de metálicas:

• São materiais fortes;
• Podem ser moldados em diversos formatos;
• Dúcteis;
• Brilho metálico;
• Bons condutores de corrente elétrica.

CERÂMICAS E VIDROS

        As cerâmicas são materiais típicos de engenharia e os vidros são apenas cerâmicas com estruturas não-cristalinas.

        O óxido de alumínio (Al2O3) apresenta duas vantagens em relação ao alumínio metálico (Al). Em primeiro lugar, o Al2O3 é estável em diversos ambientes severos. Já o alumínio metálico seria oxidado. Em segundo, o Al tem o ponto de fusão mais baixo que o Al2O3, o que o torna pouco utilizável em funções como fornos industriais e outros.

        Mesmo assim, a cerâmica apresenta fragilidade em relação aos metais, ficando assim fora de aplicações industriais por não aguentarem cargas de impacto sem que haja fraturas.

        Os metais e a cerâmica possuem uma estrutura parecida, ambos são cristalinos. Dessa maneira, quando as cerâmicas são fabricadas sem que a estrutura molecular seja cristalina, um novo grupo se forma: os vidros.

        Os vidros mais comuns são os de silicato. Tanto as cerâmicas quanto o vidro apresentam fragilidade como propriedade, porém os vidros são capazes de transmitir luz e inércia química.

POLÍMEROS

        Podem ser chamados também de plásticos. Recebe esse nome popular devido à grande facilidade de modelagem durante sua fabricação.

        Compartilham com os metais a propriedade mecânica da ductilidade. São consideradas alternativas ao peso e ao custo dos metais em aplicações de desenho estrutural.

        Se forem comparados aos metais, os polímeros apresentam menor resistência à deformação e ponto de fusão mais baixo. Já se comparados à cerâmicas e vidros, apresentam reatividade química mais alta.