ATPS Materiais

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.

PASSOS

Passo 1 (Aluno)

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.

Metais:

Ligas ferrosas:

 Aços com baixo, médio e alto teor de carbono.;

 Aços inoxidáveis (liga de cromo);

 Aço liga.

Ferros fundidos:

 Ferros cinzentos, nodular e branco.

Ligas não ferrosas:

 Cobre e suas ligas;

 Alumínio e suas ligas;

Características:

Dúctil, resistência mecânica elevada, condutor elétrico e térmico, dureza elevada, opaco.

Cerâmicas:

 Vidros;

 Produtos a base de argila;

 Refratários;

 Cimentos.

Características:

Frágil, isolante térmico e elétrico, alta estabilidade térmica, dureza elevada transparentes em alguns casos.

Polímeros:

 Quanto ao tipo de estrutura química;

 Quanto às características de fusibilidade;

 Quanto ao comportamento Mecânico;

 Quanto à escala de fabricação;

 Quanto ao tipo de aplicação.

Características:

Dúctil, baixa resistência mecânica, baixa dureza, flexível, baixa estabilidade térmica, transparentes em alguns casos.

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

Tabela 1 – Características das estruturas cristalinas de sistema cúbico.

Estrutura

Cristalina Átomos por célula

unitária Parâmetro de

rede Fator de

empacotamento Exemplo de Metais

Cúbica Simples 1 a = 2r 0,52 Não há exemplos de metais puros, fator de empacotamento muito baixo

Cúbica de Corpo

Centrado 2 a = 4r/raiz3 0,68 Fe (até 912º C), Li, Na, Cr, Mo, W, V, Ta, Nb

Cúbica de Face

Centrada 4 a = 4r/raiz2 0,74 Fe (acima de 912º C) Al,Cu,Pb,Ni, Ag,Au,Pd,Pt

Passo 2 (Equipe)

1. Definir em equipe, de acordo com o estudo feito no passo 1, qual será o material metálico utilizado no vasilhame que o grupo desenvolverá e apresentar as características desse material.

O material escolhido foi à liga de Alumínio 3003 que utiliza o manganês como elemento principal da liga.

Quando se adiciona manganês (Mn) ao alumínio, a resistência mecânica dessa liga aumenta em até 20% quando comparada ao alumínio puro, suas principais características são: É leve (tem apenas um terço do peso do aço), dúctil, resistente à corrosão, tem boa condutividade térmica (é quatro vezes maior que a do aço).

Características de utilização: É facilmente moldável e permite todo o tipo de processo de fabricação, pode ser soldado, laminado, forjado, prensado, repuxado, dobrado, serrado, furado, torneado, lixado e polido.

Além disso, sua superfície aceita os mais variados tipos de tratamento. Ele pode ser anodizado, envernizado e esmaltado, com essas características, essa liga de alumínio se torna excelente para a fabricação de vasilhames.

2. Justificar a escolha do material do vasilhame, relacionando com a bebida que será armazenada no mesmo.

Conforme citado no item 1, o alumínio oferece grande resistência a corrosão, por suas propriedades físico-químicas, o alumínio cumpre a função de barrar fatores externos que causam deterioração, como o oxigênio, a umidade, a luz e microrganismos protegendo a bebida dos ataques do meio ambiente, sua boa condutividade térmica faz com que a bebida gele mais rápido e mantenha-se gelada por mais tempo durante o consumo, esse material é inodoro e não deixa que cheiros internos saiam e os externos ingressem a bebida, a leveza do alumínio permite um transporte confortável do vasilhame com a bebida, todas essas vantagens torna o vasilhame de alumínio ideal para o envasamento de bebidas como cervejas, sucos e refrigerantes.

Passo 3 (Equipe)

1. Discutir detalhadamente cada item que compõe o tetraedro, (microestrutura; composição; síntese e processamento; desempenho e custo).

Microestrutura:

A microestrutura de um material compreende as características físicas do material que podem ser observadas ao microscópio (macroestrutura, em contrapartida, se refere às características observáveis ao olho nú). Um microscópio ótico de boa qualidade pode produzir um aumento por volta de 1 000 X, enquanto que um microscópio eletrônico moderno é capaz de ampliar uma imagem 1 500 000 X ou mais. Consequentemente a microestrutura cobre uma faixa de características entre 1E10-9 [m] (1 [nm], ou 10 Å) até 1000 μm (isto é: 1E10-3 [m], ou 1 [mm]).

Muitas das características estruturais (como, por exemplo, o tamanho dos grãos) que governam as propriedades dos materiais caem dentro da faixa da microestrutura,