Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL

Ciências dos Materiais Professor : Silvio Cesar Dal Pont. Data : Alunos : _____________________________________________

Lista de Exercício no 01

1. Classifique os materiais em baixo, médio e alto em relação a suas propriedades? Cerâmica Metal Polímero Dureza Tenacidade Ductibilidade Cond. Elétrica Cond. Térmica Resistência ao Choque térmico Resistência Química Coeficiente de dilatação Densidade 2. Qual diferença entre ductibilidade e maleabilidade? 3. Qual a propriedade que reflete melhor a resistência mecânica de um material?Justifique sua escolha. a-ductibilidade b-tenacidade c-resiliencia d-Limite de escoamento (tensão de escoamento) e-Limite de Maximo de ruptura 4. Qual a propriedade utilizada pelos engenheiros para dimensionar um componente mecânico?Justifique sua resposta a-ductibilidade b-tenacidade c-resiliencia d-Limite de escoamento (tensão de escoamento) e-Limite de Maximo de ruptura 5. Qual a propriedade que levamos em consideração para construir uma mola? a-ductibilidade b-tenacidade c-resiliencia d-Limite de escoamento (tensão de escoamento) e-Limite de Maximo de ruptura

6. Qual ensaio é utilizado para melhor avaliar o comportamento mecânico dos seguintes componentes:

a- eixo de um automóvel b- piso cerâmico c- bloco de concreto d- eixo de uma rosca sem fim que trabalha em temperatura de 600o .

7. A resistência ao choque térmico depende de quais propriedades? 8. Qual a propriedade que reflete melhor a resistência a ao desgaste? a-ductibilidade b-tenacidade c-dureza d-Limite de escoamento (tensão de escoamento) e-Limite de Maximo de ruptura 9. O que é um material piezelétrico e indique três exemplos de utilização? 10. Para se produzir um isolante elétrico para alta tensão, quais as duas propriedades que devemos levar em consideração?

Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL Ciências dos Materiais

Professor : Silvio Cesar Dal Pont. Data : Alunos : ________________________________________________________

Lista de Exercício no 02

1- Porque os átomos se unem formando ligações químicas? 2- Existem átomos estáveis no estado fundamental? 3- Porque os metais formam materiais que possuem alta condutividade elétrica e térmica? 4- Porque os metais são materiais opacos? 5- Porque os compostos iônicos formam materiais frágeis? 6- Qual dos compostos covalentes abaixo, possui maior ponto de fusão? Justifique sua escolha.

7- Sabemos que a grafite e o diamante são formados pelo mesmo elemento e por ligações covalentes. O que explica a grande diferença entre as propriedades mecânicas destes materiais? 8- O que aconteceria com a condutividade elétrica:

a- Quando dissolvemos sal de cozinha (NaCl) em água deionizada ? b- Quando dissolvemos açúcar ( C12H22O11) em água deionizada ?

Justifique suas respostas. 9- Qual a relação entre estado físico(gás, liquido e sólido) com a força de ligação das substâncias? 10- Considerando as moléculas dos compostos covalentes Cl2 e HCl, qual é um composto liquido e qual é um gás na temperatura ambiente. Porque existe esta diferença. 11- Qual dos polímeros abaixo, tem melhor resistência mecânica? Justifique.

12- Sabemos que os materiais são classificados em três grupos, metais, polímeros e cerâmicos. Do que depende esta classificação e qual a diferença entre elas? 13- Qual a diferença entre as ligações químicas (covalentes, iônicas e metálicas). 14- O que caracteriza um átomo, no que se refere ao tipo de ligação que ele

pode formar? 15- Porque os materiais poliméricos são bons isolantes elétricos? 16- Porque ao aquecer um polímero ele amolece com facilidade? 17- É possível um sólido iônico conduzir corrente elétrica?E m que situação

isto pode acontecer.

18- Observando o diagrama de energia interna x distancia interatômicas entre átomos, responda: a- Qual o material tem maior ponto de fusão, (a) ou (b)? b- Qual o material tem maior modulo de elasticidade (a) ou (b)? c- Qual o material tem maior dureza (a) ou (b)? d- Qual o material tem maior coeficiente de dilatação (a) ou (b)?

19- Qual a relação entre energia interna de um material e a força de ligação interatômica, estabilidade química, ponto de fusão dureza e dilatação térmica?

Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL Ciências dos Materiais Professor : Silvio Cesar Dal Pont. Data : Alunos : ________________________________________________________

Lista de Exercício no 03

1- Porque as estruturas CFC são mais maleáveis que a CCC ? 2- Na temperatura de 910o C o ferro transforma-se de ferro CCC para ferro CFC. No aquecimento de um pedaço de ferro:

a- Ao atingir a temperatura de transformação o metal sofrerá uma expansão ou retração?

b- Qual o percentual desta variação? 3- Entre as estruturas HC e CFC, qual é mais dúctil ? Justifique sua escolha?

4. Uma amostra de um metal CCC foi colocada em um difratômetro de raios-X com l=0,1541nm. A difração obtida pela família de planos {220} apresentou 2q=82,5500. Calcule o valor do parâmetro de rede deste elemento.

5- Um espectro de difração de raios-x de um elemento com estrutura cristalina apresentam os seguintes picos de difração para os seguintes valores de ângulo: Picos Ângulo (2q) Planos

1o 38,116o 2o 44,227o 3o 64,426o 4o 77,472

Obs : l = 0,154056 nm 5.1 – Determinar a estrutura cristalina 5.2- Calcular o parâmetro de rede 5.3 – Calcular a raio 5.4 – Calcular a distancia interplanar do 2o

5.5- Determinar o tipo de elemento ? 5.6- Determine o índice de Miller do 3º pico? 6- O que significa cada pico do espectro de difração e do que depende a sua altura? 7- Determine o numero de coordenação do CsCl? 8- Qual o n° de coordenação do Si e O no Quartzo (SiO2)?

Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL

Ciências dos Materiais Professor : Silvio Cesar Dal Pont. Data : Alunos : ________________________________________________________

Lista de Exercício no 04 1- Explique porque as resistências à deformação de cristais de whiskers* de ferro chegam a aproximadamente 12.000MPa enquanto a resistência à deformação de ferro de construção não chega a 400Mpa? 2- O que são os contornos de grãos, e qual a relação entre o tamanho de grão e a resistência mecânica em alta e baixa temperatruras? 3- Em qual das estruturas abaixo o carbono se solubiliza melhor? Justifique sua resposta ?

a- FERRO- CCC B- FERRO -CFC 4- Indique o sistema metálico que apresenta melhor solubilidade e explique a diferença de comportamento destes sistemas:

a- Nitrogênio ferro CCC ou Nitrogênio no ferro CFC ? b- Carbono no ferro CCC ou Enxofre no ferro CCC? c- Molibdênio no ferro CFC ou Molibdênio no ferro CCC ? d- Níquel no ouro ou Níquel no Paládio ?

5- O que o defeito de vacâncias tem a ver com a difusão atômica? 6- Porque as presenças das discordâncias facilitam a deformação dos metais? 7- Qual dos materiais abaixo é mais resistente á deformação: (justifique) a- Liga de cobre com 15% de zinco b- Liga de cobre com 15% estanho c- Cobre puro Dados: solubilidade do zinco no cobre: 35% Solubilidade do estanho no cobre: 10% 8- O que aconteceria com a resistência elétrica do cobre se adicionarmos uma pequena quantidade de (» 2%) de prata? (0,5) Dados : rplata= 1,47m .W.m rcobre = 1,61m .W.m 9- Porque ao deformamos um fio de arame varias vezes ele quebra?

Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL

Ciências dos Materiais Professor : Silvio Cesar Dal Pont. Alunos : ________________________________________________________

Exercício 5

1- Uma barra de aço inoxidável foi ensaiada e se obteve a seguinte curva de Tensão-deformação:

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Deformação (%)

Ten

são

(M

Pa)

Figura 01-Curva tenção-deformação - Aço 1020 Considerando os dados da figura 01, determine: 1.1. Tensão de escoamento 1.2.Tensão máxima de ruptura 1.3. Ductibilidade (%) 1.4. Qual a tensão necessária para a barra sofra uma deformação elástica de 2 % 1.5. Qual a tensão necessária para a barra sofra uma deformação plástica de 4% 1.6. Resiliencia 2 - O que aconteceria com uma barra de aço 1020 (figura 01) se utilizarmos para sustentar a um peso de 1400kg:

Dados : área da seção transversal da barra 0,1cm2

1cm2 - 0,001m2

Peso

Barra de Aço

3- Qual dos materiais relacionados na figura abaixo é mais apropriado para construir: 3.1. Uma ferramenta de corte (justifique) 3.2. Um tangue de combustível (justifique) 3.3. Um martelo (justifique)

Grafico - Tensão x deformação

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5Deformação (%)

Ten

são

(M

Pa)

Figura 2: Exercício 3 4- Calcule o modulo de resistência a flexão em Kgf/cm2 e N/mm2 de um piso cerâmico 20cmX20cmx5cm que resistiu a um peso de 500Kg antes de romper? Dados do ensaio: distancia entre os apoios 50cm. 5. Calcule a carga em (kg) que um broco cerâmico pode sustentar sem se romper, sabendo que o modulo de resistência a compressão liquida do broco é 5 MPa? 6. Relacione o modulo de elasticidade com ponto de fusão e dilatação térmica. 7. Calcule a dureza de um material que no ensaio de dureza Brinell com uma carga de 200N, provocou uma impressão de 4mm. Tamanho da esfera de aço 10mm.

A

B

C

P

25cm

20cm

40cm

15cm

15cm

Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL Ciência dos Materiais

Professor : Silvio Cesar Dal Pont. Aluno : _______________________________ Data : ______________

Exercícios N° 06- Propriedades térmicas e elétricas

1- Utilizando dados da Figura abaixo : 2- Qual dos tijolos da tabela abaixo é mais resistente ao choque térmico? Demonstre matematicamente. a- tijolo 01 b- tijolo 02 c- tijolo 03 Propriedade Tijolo 01 Tijolo 02 Tijolo 03 a Dilatação° (C-1) 15x10-6 17,6x10-6 9,02x10-6 E (GPa) 23,5 28,5 25,9 S-Limite de resistência MPa 8,4 12,3 14,8 Condutividade térmica cal.cm/°Ccm2 s 0,07 0,08 0,05 Capacidade Térmica (cal/g°C) 12 14 13 Densidade (g/cm3) 2,30 2,35 2,22

3- Qual material possui melhor condutividade térmica? Justifique sua escolha. a-vidro ou vitro-cerâmico b- aço carbono ou aço inox 4- Qual material possui melhor condutividade elétrica? JUSTIFIQUE a- vidro ou vitro-cerâmico b- cobre puro ou liga cobre 5- Em alta tensão, qual dos materiais abaixo é mais adequado para ser usado como isolante elétrico? a- Vidro b- Alumina (Al2O3) c- Porcelana 6- Qual dos materiais abaixo tem maior coeficiente de dilatação?Justifique sua resposta a- Carbeto de tungstênio (Modulo de elasticidade= 50.000Mpa) b- Carbeto de silício (Modulo de elasticidade= 40.000Mpa) c- Carbeto de titânio (Modulo de elasticidade= 60.000Mpa)

1.1. Calcular os Coeficientes de dilatação (· ):

a) de 0 - 500o C b) de 600 –1000o C c) de 500-600o

1.2. Explique o comportamento da curva da figura ao lado relacionando coeficiente de dilatação com estrutura. 1.3. Qual a limitação que encontramos para utilizar um material com as características da figura ao lado?

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

TEMPERATURA

dL/Lo