Ciencias e materiais

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MATERIAIS Materiais • “São substâncias com propriedades que as tornam úteis na construção de máquinas, estruturas, dispositivos e produtos” (Morris Cohen, MIT) Ciência e Engenharia Materiais são… to view nut*ge estruturas planejadas… não caixas pretas! Estruturas… têm muitas dimensões.. Característica estrutural ligação atômica átomo extra cristais (átomos ordenados) partículas de segunda fase textura do cristal Dimensão (m) < 10-10 10-10 10 -8 -10-1 10 -8 -10-4 Propriedades: Mecânicas; Elétricas; Térmicas; Magnéticas; Opticas; e Deteriorativas.

MECÂNICAS Resistência à Tração 40 320 amax (M Pa) 300 280 oferecidas Espaçamentos Dendríticos Secundários 260 amax 240 ZA27 = omaxo + 1/02) PAGF 31 Nonferrous alloys and Pure Metals, Vol. 2, 9th ed. , H. Baker, (Managing Editor), American Society for Metals, 1979, p. 315. ) MAGNÉTICAS • Permeabilidade Magnética vs. Composição: –Adicionando-se 3 % atômico Si torna o Fe um melhor meio de gravação! Magnetizatlon • Armazenamento Magnético: –Meio de gravação é magnetizado através de um cabeçote de gravação. Fig. 20. 18, caliister se. Fig. 20. 18 is from J. U. Lemke, MRS gulletin, vol. XV, No. 3, p. 31, 1990. ) Fe+3%Si Magnetic Field Adapted from C. R. Barrett, W. D. Nix, and A. S. Tetelman, The Principles of Engineering Materials, Fig. 1-7(a), p. 9, 1973. Electronically reproduced by permission of Pearson Education, Inc. , Upper Saddle River, New Jersey. OPTICAS source: Markus O. Speidel, Brown Boveri Co. ) –material: 411 m 71 50-T6S1 Al “ailoy” Adapted fram Fig. 11. 24, Callister Se. (Fig. 1 124 provided courtesy of G. H. Narayanan and A. G. Miller, Boeing Commercial Alrplane Company. Classificação dos Materiais Metais: – puros ou ligas: combinações de elementos grande na de elétrons não-localizados: “nuvem de elétrons” bons condutores térmicos e elétricos – resistentes e deformáveis Cerâmicos: – combinações de elementos metálicos e não-metálicos geralmente são óxidos, silicatos, aluminatos, nitretos e carbonetos – cimento e vidro – isolantes : térmicos / elétricos – mais resistentes ao calor e ambientes agressivos – mais duros, porém quebradiços Polímeros: plásticos; elastômeros, etc – compostos orgânicos ? 31 proteína c/ efeito catalítico: ex: fermento Nylon Sintéticos Polietileno Acr[lico Borracha Cerâmicos Átomos unidos por ligações iônicas com, eventualmente, algum caráter covalente Exemplos: NaCl (sal), giz (carbonato de cálcio), gesso (gipsita: sulfato de cálcio), Óxidos: A1203, MgO, Zr02 (zirconita), Si02 (sílica), Carbetos: SiC, Cimento(3CaO.

Si02 Concreto (compósito) Classe Exemplos Aços Carbono Aços e Ferros Fundidos Aços Liga: Ex: 4340: Ni-cr-M0 Aços Inoxidáveis: ex:304 (18Cr8Ni) Ligas Al-Cu: sol. /precipitaçào s 1 for plutonium N = # neutrons Atomic mass A give up le give up 2e give up 3e zZ+N • Columns: Similar Valence Structure Li Be Metal Nonmetal Intermediate accept 2e accept le inert gases A Tabela Periódica o Na Mg H: tem valência 1 e, precisa de mais 1 Eletronegativitidades são compatlVeis. c shared electrons from hydrogen atoms Adapted from Fig. 2. 10, Callister 6e. Ligações Covalentes: Silício Ligações Covalentes: Sílica (Si02) EXEMPLOS: IGAÇÕES COVALENTES column IVA 1-420 C(diamond) 2. 1 Li Na 0. 9 PAGF 7 31 Callister 6e. Adapted from Fig. 2. 14, Callister Se.

ESTRUTURAS CRISTALINAS ESTRUTURA CRISTALINA Cristal C] sólido composto por átomos organizados de forma periódica no espaço e nas 3 dimensões. Introdução • Materiais cristalinos: Existem aos milhares • naturais ou sintéticos • Descrição: – sete sistemas cristalinos e quatorze redes cristalinas • identificam as posições dos átomos, direções e planos cristalinos. Estrutura Cristalina — Célula IJnitária Figura: Varias estruturas unitárias que descrevem a estrutura cristalina. • Caracteristlca fundamental da estrutura cristalina regular e repetitiva • Quantificação identificar que estrutura juntos dentro de uma célula unitária? ?? Pontos da rede (lattice points): – arranjo de pontos idênticos no espaço tridmensional gerado pelo empilhamento periódico das células unitárias – Existem 14 possibilidades: 14 redes de Bravais São esqueletos sobre os quais a estrutura cristalina é construída colocando-se átomos ou grupos de átomos 14 Redes de Bravais Rede Cúbica Simples • Uma rede cúbica simples torna-se uma cúbica simples quando em cada ponto da rede for colocado um átomo. • Podemos ter também associado a um ponto da rede mais de um átomo ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS • Metais elementares três formas estruturais: – CCC: Cúbica de Corpo Centrado – CFC: Cúbica de Face Centrada – HC: Hexagonal Compacta.

ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO Estrutura CCC dos metais • (a) Arranio de pontos da Empacotamento real dos átomos dentro da célula unitária e • (c) Repetição da estrutura CFC, equivalente a muitas células unitárias. Estrutura Atômica do Ouro (CFC) CFC Posições dos átomos na célula unitária CFC • h átomo em cada face do cubo e • W8 átomo em cada um dos vértices da célula unitária. – Número de átomos por célula unltária: 4 -NC=12 _ FEA = 0,74 Cl 74% do volume é ocupado pelos 4 • Metais típicos: – (entre 912 a 13940c), Al, Ni, Cu, Ag, Pte Au. Sistemas hexagonais Sistemas hexagonais Simples metais não se cristalizam em hexagonal simples (baixo

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