Área de Concentração: 97134

Concentration area: 97134

Criação: 07/02/2020

Creation: 07/02/2020

Ativação: 07/02/2020

Activation: 07/02/2020

Nr. de Créditos: 12

Credits: 12

Carga Horária:

Workload:

Docentes Responsáveis:

Professors:

Hugo Ricardo Zschommler Sandim

Maria José Ramos Sandim

Carlos Angelo Nunes

Objetivos:

A disciplina Ciência dos Materiais aborda os principais tópicos relativos à Ciência e Engenharia dos Materiais. Aspectos como a estrutura atômica, organização espacial da matéria, defeitos cristalinos, difração de raios X, materiais amorfos (não-cristalinos), difusão no estado sólido e transformações de fases. A relação microestrutura-propriedade e as principais propriedades dos materiais são apresentadas de modo didático ao longo do curso mediante a exposição de casos práticos para fixação dos conceitos. Exercícios e eventuais visitas aos laboratórios complementam as atividades ministradas nesta disciplina.

Objectives:

“Materials Science” is a course that covers the main topics related to Materials Science and Engineering. Aspects such as atomic structure, spatial organization of matter, crystal defects, X-ray diffraction, amorphous materials (non-crystalline) solid-state diffusion, phase transformations, the microstructure-property relationship and the main material properties (mechanical, thermal, optical, electrical, magnetic and superconducting) are presented in a didactic way and by applying in practical cases to fix the concepts. Tests and visits to laboratories complement the activities taught in this course.

Justificativa:

Esta disciplina tem como finalidade apresentar os principais conceitos sobre Ciência e Engenharia dos Materiais aos alunos do Programa de Pós-Graduação em Engenharia dos Materiais. Esta disciplina permite ao aluno entender e associar os conceitos ligados ao binômio ESTRUTURA-PROPRIEDADE e como a modificação de microestruturas pode melhorar o desempenho e aperfeiçoar o processamento de materiais.

Rationale:

This course aims to present the main concepts of Materials Science and Engineering to graduate students. This course has been considered MANDATORY allowing the student to understand and associate the concepts linked to the STRUCTURE-PROPERTIES relationship and how the microstructure modification can improve performance as well as optimize the processing of materials.

Conteúdo:

1. Ligação atômica: Estrutura atômica; ligação iônica; número de coordenação; ligação covalente; ligação metálica; ligação de van der Waals. 2. Estrutura cristalina: os sete sistemas e as quatorze redes de Bravais; estruturas de metais, cerâmicas e polímeros; estruturas de semicondutores; direções e planos atômicos; Lei de Bragg e difração de raios X. 3. Defeitos em cristais e estruturas não-cristalinas: a solução sólida; defeitos de ponto; defeitos de linha (discordâncias); defeitos planares (interfaces); sólidos não-cristalinos; quasicristais. 4. Difusão: processos termicamente ativados; produção térmica de defeitos de ponto; defeitos de ponto e difusão no estado sólido; difusão em estado estacionário; caminhos de difusão alternativos. 5. Diagrama de Fases: a Regra das Fases; o digrama de fases: transformações eutética; eutetóide e peritética; a regra da alavanca; desenvolvimento microestrutural durante resfriamento lento. 6. Cinética e Tratamentos Térmicos: o diagrama TTT; transformações difusionais; transformações não-difusionais; tratamento térmico de aços; a transformação martensítica; endurecimento por precipitação; recozimento; trabalho a frio; recuperação; recristalização; a cinética de transformação de fases para não metais. 7. Relação microestrutura-propriedade: exemplos práticos aplicados às propriedades mecânicas e elétricas.

Content:

1. Atomic bonds: Atomic structure; ionic bond; coordination number; covalent bond; metallic bond; van der Waals bond. 2. Crystal structure: the seven systems and fourteen Bravais lattices; structures of metals, ceramics, polymers and semiconductors; directions and atomic planes; Bragg's Law and X-ray diffraction. 3. Defects in non-crystalline crystals and structures: a solid solution; point defects; linear defects (dislocations); Planar defects (interfaces); non-crystalline solid; quasicrystals; microscopy. 4. Solid-state diffusion: thermally activated processes; Thermal production of point defects; Point defects and diffusion in the solid state; diffusion at steady state; Alternative diffusion paths. 5. Phase Diagram: the phase rule; the phase diagram: eutectic transformations; eutectoid and peritectic; microstructural development during slow cooling. 6. Kinetics, Heat Treatment: TTT diagram; diffusional transformations; transformations non-diffusion; Heat treatment of steels; martensitic transformation; precipitation hardening; annealing; Cold working; recovery; recrystallization; the kinetics of phase transformation applied to non-metals (ceramics and polymers). 7. Microstructure-property relationship: practical examples applied to mechanical and electrical properties.

Forma de Avaliação:

A avaliação consiste de duas provas escritas de mesmo peso. A média final da disciplina é calculada a partir da média aritmética destas duas notas (P1 + P2) / 2

Type of Assessment:

Two written tests with grades ranging from 0 to 10

Observação:

As atividades didáticas são complementadas pela visita aos laboratórios sempre que a fixação dos conceitos possa ser facilitada mediante a realização de pequenos experimentos e/ou a observação de microestruturas.

Notes/Remarks:

The educational activities are supplemented by visits to the laboratories where learning is facilitated by conducting small experiments and/or observation of microstructures.

Bibliografia:

1. Callister Junior, W.D. Ciência e Engenharia dos Materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 589 p. ISBN 85 - 216 - 1288-5. 2. Shackelford, J. F. Introduction to Materials Science for Engineers. New Jersey. Prentice Hall, 2000. 2. 877 p. ISBN 0-13-011287-9.

Bibliography:

1. Callister Junior, W.D. Ciência e Engenharia dos Materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 589 p. ISBN 85 - 216 - 1288-5. 2. Shackelford, J. F. Introduction to Materials Science for Engineers. New Jersey. Prentice Hall, 2000. 2. 877 p. ISBN 0-13-011287-9.

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial