Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

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Para propriedades óticas, o estímulo é eletromagnético ou radiação de luz, índice de refração e refletividade são representativas propriedades óticas. Finalmente, características deteriorativas indicam a reatividade química de materiais. Os capítulos que se seguem discutem propriedades que caem dentro de cada uma destas 6 classificações. Por que nós estudamos materiais Muitos dos cientistas aplicados ou engenheiros, sejam eles mecânicos, civis, químicos, ou elétricos, estarão uma vez ou outra expostos a um problema de projeto envolvendo materiais. Exemplos poderíam incluir uma engrenagem de transmissão, a superestrutura para um prédio, um componente para refinaria de óleo, ou um "chip" de microprocessador. Naturalmente, cientistas de materiais e engenheiros são especialistas que estão totalmente envolvidos na investigação e projeto de materiais. Muitas vezes, um problema de materiais é um de seleção do material certo dentre muitos milhares que são disponíveis. Existem vários critérios nos quais a decisão final é normalmente baseada. Antes de mais nada, as condições em serviço devem ser caracterizadas, de vez que estas ditarão as propriedades requeridas do material. Somente em ocasiões raras um material possuirá uma combinação máxima ou ideal de propriedades. Assim pode ser necessário perder uma característica para ter uma outra. O exemplo clássico envolve resistência mecânica e dutilidade; normalmente, um material tendo uma alta resistênca mecânica terá apenas uma limitada dutilidade. Em tais casos, um compromisso razoável entre duas ou mais propriedades pode ser necessária. Uma segunda consideração de seleção é qualquer deterioração de propriedades de materiais que pode ocorrer durante operação em serviço. Por exemplo, significativas reduções em resistência mecânica podem resultar da exposição a temperaturas elevadas ou ambientes corrosivos. Finalmente, provavelmente a consideração soprepujante é aquela da economia: O que o produto acabado custará Pode-se encontrar um material que tenha um conjunto ideal de propriedades mas seja proibitivamente caro. Aqui de novo, algum compromisso é inevitável. O custo de uma peça acabada inclui também qualquer despesa incorrida durante a fabricação para produzir a desejada forma. Quanto maior for a familiaridade de um engenheiro ou cientista com as várias características e correlações estrutura-propriedade, bem como técnicas de processamento de materiais, tanto mais proficiente e confiável ele ou ela será para fazer escolhas judiciosas de materiais baseadas nestes critérios. 1.3 - CLASSIFICAÇÃODE MATERIAIS Materiais sólidos têm sido convenientemente agrupados em 3 classificações básicas: (a) metais; (b) cerâmicas, e (c) polímeros Este esquema é baseado principalmente na constituição química e estrutura atômica, e muitos materiais caem num distinto grupamento ou num outro, embora existam alguns intermediários.Em adição, existem 2 outros grupos de importantes materiais de engenharia: (d) compósitos, e (e) semicondutores. Compósitos consistem de combinações de 2 ou mais diferentes materiais, enquanto que semicondutores são utilizados por causa de suas desusuais características elétricas. Uma breve
explanação dos tipos de materiais e características representativas é oferecida no texto. Capítulos subsequentes exploram em algum detalhe os vários elementos estruturais e propriedades para cada um. (a) METAIS Materiais metálicos são normalmente combinações de elementos metálicos. Eles têm grande número de elétrons não localizados, isto é, estes elétrons não estão amarrados a particulares átomos. Muitas propriedades de metais são diretamente atribuíveis a estes elétrons.Metais são extremamente bons condutores de eletricidade e de calor e não são transparentes à luz visível: a superfície de um metal polido tem aparência lustrosa. Além disso, metais são bastante fortes, ainda deformáveis, que respondem pelo seu extensivo uso em aplicações estruturais. (b) CERÂMICAS Cerâmicas são compostos entre elementos metálicos e não-metálicos: eles são muito frequentemente óxidos, nitretos e carbetos. A larga faixa de mateiais que caem dentro desta classificação inclui cerâmicas que são compostas de minerais de argilas, cimento e vidro. Estes materiais são tipicamente isolantes à passagemde eletricidade e de calor, e sãomais resistentes a altas temperaturas e ambientes rudes do que metais e polímeros. Com relação ao comportamento mecânico, cerâmicas são duras mas muito frágeis. (c) POLÍMEROS Polímeros incluem os materiais familiares plástico e borracha. Muitos deles são compostos orgânicos que são quimicamente baseados em carbono, hidrogênio, e outros elementos não metálicos; além disto, êles têm muito grandes estruturas moleculares. Estes materiais têm tipicamente baixas densidades e podem ser extremamente flexíveis. (d) COMPÓSITOS Têm sido engenheirados um número de materiais compósitos que consitem mais doque um tipo de material. Fiberglass é um exemplo familiar, no qual fibras de vidro são embutidas dentro de um material polimérico. Um compósito é projetado para exibir uma combinação das melhores características de cada um dos materiais componentes. "Fiberglass" adquire resistência mecânica das fibras de vidro e flexibilidade do polímero. Muitos dos recentes desenvolvimentos de material têm envolvido materiaiscompósitos. (e) SEMICONDUTORES Semicondutores têm propriedades elétricas que são intermediárias entre os condutores elétricos e os isolantes. Além disso, as características elétricas destes materiais são extremamente sensíveis à presença de diminutas concentrações de átomos impurezas, cujas concentrações podem ser controladas ao longo de muito pequenas regiões espaciais. Os semicondutores tornou possível o advento do circuito integrado que revolucionou totalmente a eletrônica e as indústrias de
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Os campos de deformação circundan
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Griffith desenvolveu um critério p
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projeto (ou tensão crítica) σ c
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Tal como com as outras característ
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fração da vida em fadiga é utili
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N f = I ao ac da / [ A (Y ∆σ) m
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de testes compressivos são usualme
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9.6 - SISTEMAS ISOMORFOS BINÁRIOS
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Determinação das Quantidades de F
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produzirá nenhuma alteração micr
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Não é necessário supor que diagr
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se situa ao longo do comprimento da
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L W γ + Fe 3 C (9.15) aquecimento
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assim, a resultante microestrutura
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Este t 0,5 também está indicado n
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Atlas of Isothermal Transformation
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abaixo da temperatura eutetóide e
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aços liga, respectivamente. Figura
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desta liga em relação às transfo
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todos os aços, aqueles que são os
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um aço é mostrada na Figura 10.25
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ecristalização é permitida. Ordi
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ferro-carbono de composição eutet
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vez que estes dados são às vezes
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equilíbrio θ, dentro da fase matr
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precipitado microscopicamente peque
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contatos elétricos em placas de ci
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estrutura cristalina seria similar
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sólido separadas por uma região b
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13.6 - FRATURA FRÁGIL DE CERÂMICA
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Módulo de Ruptura O comportamento
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pó, usualmente contendo uma pequen
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deste material resulta de reações
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Tabela 15.2, onde R e R' representa
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substituído com um átomo de Cl. A
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Polímeros com Ligações Cruzadas
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R----C-C-C-C-C-C-C-C----R (16.5) *
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A flexibilidade, dutilidade e tenac
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Técnicas de Conformação Um basta
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onde R e R' representam átomos lat
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produzida se a camada de adesivo fo
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e da geometria da fase dispersa. "G
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uma cerâmica de carbeto refratári
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Para um número de combinações fi
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uma reação de redução e será a
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quais imerso numa solução 1 M de
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abruptamente em magnitude. ________
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Figura 18.18 Ilustração esquemát
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A tensão que produz trincas de cor
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não metálicos, já são produtos
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Esta quebra de ligação conduz tan
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O comportamento ativo-passivo pode
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Como mencionado anteriormente, muit
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19.9 - CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
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e σ = n | e | (µ e + µ h ) = p |
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abreviado como MOSFET). (a) Transis
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peça sólida estão mutuamente ali
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valência. A energia do fóton abso
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Para polímeros intrínsecos (sem a
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Figura 22.11 Diagrama esquemático
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