7/23/2019 Natureza Dos Materiais e Modificaes No Estado Slido

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INTRODUCAO AO ESTUDO OOS MATERIAISOs materiais estao intrnamente igados A existncia e A evoluyao daescie!umana" Desde o inicio da civi li#aoao$ os materiais e a energia saousados com o

o%&etivo de mel!orar o nivel de vida do ser !umano" Dentre osmaterlals mais comuns$ode'se citar" madeira$ cimento$ adra$ ayo$ l(stico$ vidro$ %orrac!a$aluminio$ co%ree ael" Existem muitos cutros tios de materiais e$ ara se notar tal)ato$ %astao%servar a constituiyao dos o%&etos ao nosso redor"A roduvAo e trans)a*o de materiais em %oos aca%ados$ constituiumadas mais imortantes atividades de uma econom+a moderna" Umroduto$ ara sermanu)aturado$ re,uer urna etaa de lane&amento de seu rocessode rodu*"Nesta etaa sao selecionados diversos materiais$ de acordo comcostos e$rincialmente$ com as necessidades tcnicas exigidas" A ela%o*dessa etaaexige ,ue o resonsavel ela mesma ten!a n*o das estruturasinternas dosmaterlais$ eis o con!ecimento das mesmas$ aos nlveissu%microsc-icos$ ermite

rever o comortamento do malerial em serviyo$ %em comoossi%ilita rogramar econtrolar suas roriedades e caracteristicas"Os materiais sao .Ilalisados e deseovo/vides dentro do ramo docon!ecrnentodenominado de 0Cincia e Engen!aria de Materiais0$ o ,ual tem$como meta rinciala genl123 e emrego de conceitos envolvendo com*o ,ulmlca$arran&o at-mico erocessamento dos materiais com suas caracter+sticas e emregos"A cincia dos materiais est( associada ti gerayllo de con!ecimento

%(sicoso%re a estrutura interna" ror+edades e rocessamento dematerlals" Ela tem aindacomo o%&etivo$ comreender a nature#a dos materiais$ esta%elecendoconceitos eteor+as ,ue ennitam relacionar a estrutura dos materiais com suaaroriedades ecomortamento" A engen!ana dos materiais est( r+ncialmeoteligada ao emregode oonceitos )undamentais e emlricos dos materiais$ na conversaodos mesmos emrodutos tinais"2"4" C5ASSI6ICACAo DOS MATERIAIS

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7or convenincia$ a mal orla dos materiais de engen!ar+a classi8cada em trsclasses rinciais$ ,uais se&am9 materiais met(licos$ materiaisolimricos :l(sticos; emater+ais cermicos" Em adigica9 osmateriais com>sitos ou con&ugados"2"4 "? MA TER@S METUCOSOS materials met(licos sao su%stancias inorg*nicas comostas orum ou malselementos met(licos e odem$ tam%m$ conter elementos nAo'met(licos" Exemlosde materiais met(licos9 a*$ co%re$ aluminio$ nl,uel e titanio"Elementos nAo'met(ricoscomo car%ono$ nitrognio e oxignio odem estar contidos emmateriais met(licos"Os metais lem urna estrutura cristalina$ na ,ual os (tomos estaoarran&ados demaneira ordenada" Eles$ em geral$ sAo %ons condutores tnnicos eeltricos" Buasetodos os metais sAo rnecanicamente resistentes$ dcteis e muitosmantm estaresistncia mesmo em aitas temeraturas"2"4"%" MATERIAIS 7OUMRtCOS :75STICOS;

A maiaria dos materiais olimricos consiste de cadeias molecularesorgAlnlcas:car%ono; de Ionga extensao" Estnrturalmente" a maioria destesmateriais nao cristalina$ orm alguns exi%em uma mistura de regiOss cristalinas enAo'cristalinas" Aresislncia mec=

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cristalinos$ nao'cristalinos ou urna mistura de am%os" A maioria doscen2micosaresenta alta dure#a e elevada reslstncia mecAnica$ mesmo emaltas temeraturas"Entretanto$ tais materiais sao$ normalmente$ %astante )r(geis" Urna

gama %astanteamla de novos materiais cermicos est( sendo desenvolvida$ tendocomo o%&etivodiversas alicayOes$ como o caso de *s ara motores decom%ustao inlH)na"Neste caso$ estes matenais tm a vanlagem do %aixo eso$resistncia e dure#aelevadas$ >tima resist*cia ao calor e roriedades isolantes"O )ato de ser um %om isolante trmico$ %em como ser resistente aocalor$ermite ,ue os matenais cerAmicos ten!am imortante ael naconstruyao de )ornosusados na indstria metalrgica" Urna alicayao recente$ ,ue retratacom Gdelidade ootencial dos materiais cerlImicos$ o uso dos mesmos na cons* doOni%usesacial americano" A es%utura deste velculo de alumirna revestidaor millares deastil!as cerAmicas" Estas astil!as dAo rot* trmica ao Oni%usdurante a su%idae or ocasiao da reentrada do mesmo na atmos)era"

2"4"d" MATERIAIS COM7>SITOSOs rnaterials com>sitos ou CO)I&ugados sao com%inac=oes de deis oumalsmater+ais" A maioria destes materials consiste de urn elemento dere)oryo envoMdoor uma matri#$ constituida de resina colante$ com o o%&etivo de o%tarcaracterlsticaseseciGcas e roriedades dese&adss" eralmente$ os comonentesnao sedlssoJvem um no outro e odem ser identiGcados$ Gsicamente$ orurna inter)ace entre

os mesmos$ %ern deGnida"Os materiais com>sitos odem ser de v(rios tios e os mais comunssao osG%rosos :G%ras envolvidas or urna matri#; e os articulados:artlculas envolvidas oruma matri#;" Existe urna inGnidade de tios de elementos de re)orvos$%em comomatri#es usadas industrialmente" Dais tios not(veis de materiaiscom>sitos$ usadosintensamente na indstria$ sao9 G%ra de vidro em matri# de e-xi eG%ra de car%onotam%m em matri# de e-xi" Um exemlo %astante )amiliar demalerial com>sito o

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concreto armado ,ue$ nada mals $ ,ue uma matri# de concreto:cimento$ arela eedra; envolvendo o elemento de re)oryo$ reresentado or %arras dea1;" A Ggura 2"2mostra o uso de materiais con&ugados na indstria aeron(utica"

Na ta%ela l"2 sao comaradas algumas roriedades dos materialsmet(licos$cer(micos e oIimricos"2"K" SuesTITUIr=AO E COM7ETIr=Ao DE MATERIAISA cometiyao entre di)erentes tios de materiais um rocessocontlnuo ,ueacorre desde os rim-rdios da cMi#ayao$ ti medida ,ue$ em )u*o desuasnecessidades$ o !omem iniciou a lrans)oona*o de materiais em)erramentas eutensiios"'''' LL' ' '''Em um sistema de rodu*olconsumo$ muitos )atores e asectos saoconstantemente alterados" Isto rovoca a continua %usca elareosi*o de materiais$tendo como o%&etivo o menor custo de rodu

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Ggura 2"K" sao mostrados alguns dos materiais utili#ados na)a%ricat=ao de autom-veis"Em algumas alica)Oes$ aenas determinados materiais aresentamosre,uisitos tcnicos neoess(rios e$ nestes casos$ ,uase semre tais

materiais saore lativamente custosos" 7or exemlo$ a roduyao das tur%inas araaviOes re,uer oemrego de suerligas ti %ase de ni,uelo O custo deste material %astante elevado enen!um su%stituto de menor custo ode ser encontrado" Isto mostra,ue aesar docusto ser um ar(metro imortante na su%stituil=ao de materiais$ ascaracteristicastcnicas odem decidir a escal!a" A su%stituiyao de um material oroutre umrocesso continuo ois novos materiais sao constantementedesco%ertos$ assimcomo novos rocessos sao constantemente desenvolvidos"2"" ESTRUTURA E 7RO7RIEDADES DOS MATERIAISO emrego de materiais na )orma de rodutos aca%ados envalve$geralmente$etaas de rocessamento onde algumas de suas caracterlsticasodem sersignirlCativamente aVeradas$ o ,ue$ normalmente$ resulta emmodiGcac

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Concluindo$ um material ara ser alicado em engen!aria necess+taaresentardados so%re suas carader)sticas %(sicas e tam%m so%re a maneiracom ,ue omesmo )oi rocessado at o momento de ser emregado" Uma c!aa

de ayo$ ,ue $na verdade$ uma liga de )erro e car%ono$ laminada 0a )rio0 aresentacarader)sticasdistintas de urna outra laminada 0a ,uente0" A Ggura 2" relacionaestruluras$roriedades e rocessamento dos materiais"A nature#a e comorta mento dos materiais em serviyo esta*%asicamenteasscciadas aos tios de (tomos envolvidos e aos arran&os dosmesmos" Um materialode ser constituido or um ou mais tios de elementos ,urmicos"Entretanto$ a )ormacom ,ue tais elementos se arran&am no esayo determinar( ascaracterlsticas domaterial" A estrutura dos materiais ode ser estudada de acordo com,uatro niveis9 osu%atOmico$ atOmico$ microsc>ico e macrosc>ico" 7ara se ter umavisao glo%al dasdimen.3es envoMdas$ a Ggura 2" comara o taman!o de diversasestruturas$ desdea mural!a da C!ina at as articulas ele mentares ou su%atOmicas"

o nivel su%atOmico est( relacionado a an(lise do (tomo individual e ocomorta mento de seu ncleo$ e os eltrons de suas camadaseri)ricas" Existe umcomromisso %astante s>lido entre o comortamento do (tomo esuas articulassu%atOmicas e roriedades eltricas$ trmicas e magnticas"O nivel atOmico est( ligado a an(lise do comorta mento de um(tomo emrelayao a outro (tomo$ ou se&a$ a interayao entre (tomos e liga

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or lm material in8uencia dlretamente as roriedades ecaracter)sticas do mesmo"O nIvel macrosc-ico relaciona'se as caracterlsticas e roriedadesdosmaterials em serviCO" ,ue estllo dlretamente ligadas a nature#a do

comorta mentoatOmlco nos trs nrveis anteriores" e a maneira com ,ue o material)ol rocessado"