SMM0300_ICEM_Lista_Exercícios_Total

Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais (SMM) Curso de Graduação em Engenharia de Materiais e Manufatura  Disciplina: Introdução à Ciência e Engenharia dos Materiais (SMM0300)

Prof. Dr. Rafael Salomão ([email protected]) Lista de exercícios: Conceitos gerais em CEM , ligações químicas e critérios de classificação de materiais

1.

Quais os princípios fundamentais da Ciência e Engenharia de Materiais M ateriais e como eles se relacionam?

2. Quais as principais características dos materiais a) metálicos, b) cerâmicos, c) poliméricos, d) semicondutores? 3. Quais os tipos de ligação química mais comumente encontrados em materiais sólidos, quais suas características e como elas podem ser utilizadas como critério de classificação? Represente graficamente essa classificação utilizando o esquema do tetraedro. 4. A ligação covalente entre dois átomos de carbono, C-C, é de 370 kJ.mol -1 (88 kcal / 6,02 × 10 23). A energia da luz é E = h. ν, onde h = 0,66 × 10 -33 J.s e  ν é a freqüência da luz. Qual o comprimento de onda requerido para romper uma ligação C-C? Que tipo de luz é essa? Dados: c =  ν.λ. A que fenômeno natural você deve ser grato pela proteção de seus tecidos corpóreos (todos poliméricos e baseados em carbono)? 5.

Como podem ser classificados os materiais poliméricos?

6. Considere a estrutura molecular do polipropileno (PP), do poli(cloreto de vinila) (ou PVC) e do poli(tereftalato de etileno) (ou PET) e responda: a) Qual desses polímeros apresenta maior ponto de fusão? E menor? b) O carbono do PP é hidridizado? Qual hidridização? Diamante, grafite, negrode-fumo e nanotubos de carbono podem ser considerados alótropos (mesma composição química, porém com diferentes estruturas cristalinas). Quais as diferenças de ligação química e estrutura cristalina nesses materiais? Por que o diamante, apesar de não conduzir eletricidade, é um bom condutor de calor? Por que o grafite, que possui um módulo elástico teórico superior ao do aço na direção paralela às lamelas, pode ser usado como lubrificante? 7.

8. Metano, etano, butano, octano, parafina e polietileno são hidrocarbonetos formados unicamente à base de átomos de carbono e hidrogênio ligados covalentemente. Apesar dessa semelhança, apresentam propriedades distintas, como por exemplo, ponto de ebulição. Por quê? 9. Represente a estrutura química dos seguintes polímeros: a) polipropileno, b) poli(cloreto de vinila), c) poli(oxietileno), d) polibutadieno, e) poliestireno, f) ABS. 10. O que são materiais amorfos? Apresente exemplos para cada classe de material (C, M e P) e explique como podem ser obtidos. 11. Estudo de caso: Após concluir com sucesso o ciclo básico do curso e ingressar na carreira de Engenheiro de Materiais e Manufatura, você é contratado para um período de estágio em uma grande empresa. Você está orgulhoso de suas novas habilidades e tem grande confiança em um futuro promissor. Você possui duas funções principais: a) auxiliar de projeto de novos produtos e b) auxiliar de assistência técnica (ajuda a entender se e/ou porquê os produtos ou serviços da empresa falharam). Com base nessas atribuições e em seus vastos conhecimentos sobre os materiais e suas propriedades, quais seriam suas recomendações para os seguintes casos: casos : •

Quais os principais requisitos (propriedades e características que o material deve ter) para uma borracha que será fixada ao limpador de pára-brisa de um automóvel popular?  Introdução à Engenharia Engenharia e Ciência dos MateriaisMateriais- Prof. Dr. Prof. Dr. Dr. Rafael Salomão Salomão – Lista de Exercícios Exercícios – Página 1 de 9

•

• •

•

•

•

•

Como reduzir a espessura (e o peso) da chapa metálica que compõe a tampa do capô de um carro de alto padrão, utilizando-se o mesmo aço e aumentado sua resistência à flexão (em caso de batida frontal e/ou apoio de peso sobre ela)? (Sugestão: momento de inércia) Quais as possíveis vantagens/desvantagens de se utilizar vidros laminados (sanduíche: vidro + poli(vinil butiral) + policarbonato + poli(vini butiral) + vidro) nas janelas laterais de um automóvel de alto padrão? Um operador de máquina injetora de polímeros termoplásticos lhe chama de diz que a calota da roda (feita em poliamida 6.6) de um carro popular está fraca demais (com menor resistência ao impacto do que deveria) e que o pára-choque de um carro popular (confeccionado em polipropileno + negro-de-fumo) apresenta baixa resistência à exposição à luz ultravioleta (fica esbranquiçado e quebradiço). É possível melhorar essas propriedades sem incorporar nenhum aditivo químico na composição do material? Como? Deseja-se substituir uma peça do motor de um carro de alto padrão usualmente confeccionada em aço carbono por outra feita de alumínio. A peça tem a forma de uma lâmina de alguns milímetros de espessura. Como aumentar a rigidez desse material sem afetar sua baixa densidade? Uma peça utilizada como vedação de um duto no ar quente de um modelo de caminhão é confeccionada em polipropileno. Após o lançamento do modelo, várias reclamações em relação a barulho excessivo dessa peça são registradas. Inspecionando a peça pós-produção, você percebe que o diâmetro da peça é significativamente menor que o valor especificado; inspecionando os dados referentes ao controle de qualidade, você nota que não havia esse problema no momento da montagem do caminhão. Proponha uma explicação para esse enigma, uma solução para o processo produtivo e um método para detectar essa falha futuramente. Um modelo de carro da empresa era fabricado no Brasil e exportado para o México há muitos anos. No entanto, quando o mesmo modelo foi vendido para os Emirados Árabes Unidos e Argentina, diferentes problemas começaram a ocorrer, como, por exemplo, rompimento dos pedais de freio e embreagem (poliamida 6 + fibra de vidro) em Abu Dahbi, e falta de vedação nas portas (borracha à base de um copolímero poli(butadieno+estireno)), em Mar Del Plata. O que pode estar causando esses problemas e como resolvê-los? Em uma interessante porém estranha volta no tempo, você se torna responsável pela investigação do acidente do ônibus espacial Challenger, em 1986. Sabendo que a causa do acidente foi um vazamento de combustível em uma das juntas do foguete multi-estágio e que naquele dia, em partícula, temperaturas muito baixas foram registradas, proponha uma explicação para o acidente.

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 2 de 9

Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais (SMM) Curso de Graduação em Engenharia de Materiais e Manufatura  Disciplina: Introdução à Ciência e Engenharia dos Materiais (SMM0300)

Prof. Dr. Rafael Salomão ([email protected]) Lista de exercícios: Estrutura cristalina e microestrutura de materiais

12.

Diferencie estrutura cristalina de microestrutura.

13. Quais as principais simplificações impostas pelo modelo de arranjo atômico conhecido como esfera rígida em relação aos modelos da mecânica quântica? 14. Represente em um gráfico as forças de atração, repulsão e resultante versus distância interatômica. Nesse mesmo gráfico, represente a energia potencial resultante. Identifique claramente as posições de equilíbrio e valores máximos ou mínimos. Note que essas curvas possuem uma estreita relação obtida a partir de operações de derivação/integração. 15. O que é uma célula unitária (CU)? Qual a ordem de grandeza da CU (milímetro, mícrons, nanômetros, ângstrons, picômetros...)? Como pode ser descrita? Quais as CU possíveis? Classifique sua resposta em função dos vários sistemas cristalinos e redes de Bravais. 16. Represente tridimensionalmente as células unitárias das estruturas: a) cúbica simples, b) cúbica de corpo centrado, c) cúbica de face centrada e d) hexagonal compacta. Para cada uma delas, em função do raio atômico R, descreva: e) a aresta do cubo a e f) seu volume V. Calcule o fator de empacotamento atômico (FEA) para cada uma delas. 17. Determinar as direções cristalográficas para os quatro vetores apresentados na figura ao lado ( ►). 18. Em um sistema de coordenada arbitrário e não cúbico, represente as seguintes a) posições: 000, 100, 110, 010, 000, 111, 112, 121, ½½½, 0½0, ½½0; b) família de direções: ; c) família de planos: (010), (111), (110). 19. O cobre (Cu) tem um raio atômico de 1.28 ângstrons, estrutura cúbica de face centrada e uma massa atômica de 63,5 g.mol -1. Calcule sua densidade teórica em a) g.cm-3 e b) ton.m-3. 20. Na figura ao lado ( ►) são mostrados 3 diferentes planos cristalográficos para uma célula unitária de um metal hipotético (os círculos representam os átomos). Pergunta-se: a) A que sistema cristalino a célula pertence? b) Como esta estrutura seria chamada. c) Se a densidade deste metal é 8,95 g.cm-3, determine sua massa atômica. d) Quais os metais candidatos a essa estrutura? 21. Considere que defeitos na estrutura cristalina são interrupções no padrão de repetição do arranjo. A partir desta definição responda: a) Qual o maior defeito que uma determinada porção de material pode ter? b) É possível eliminar esse defeito? c) Quais as implicações físico-químicas desse defeito? d) Explique o papel desse defeito no comportamento de oxidação de peças produzidas em alumínio. 22. A energia de superfície de um monocristal depende de sua orientação cristalográfica em relação à superfície. a) Por que? b) Para um cristal cúbico de face centrada (Al, por exemplo), qual plano possuiria maior energia de superfície: (110) ou (111)? 23. O que são defeitos intersticiais? Para as estruturas CFC e CCC existem dois tipos de diferentes tipos de posições interesticiais. Para CFC, o maior interstício está localizado no centro da célula unitária e é um interstício octaédrico, enquanto que o maior sítio para o CCC é encontrado na posição 0, ½, ½, que está situada entre duas células unitárias. Calcule o raio r de uma impureza que caberia justamente nestas posições, em relação ao raio R do átomo hospedeiro.  Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 3 de 9

24. O que são soluções sólidas? Que características dois metais devem possuir para permitir a formação do tipo substitucional? 25.

O que são vacâncias? Represente esquematicamente os defeitos tipo Schotky e Frenckel.

26.

Poros ou trincas visíveis a olho nu podem ser considerados defeitos da estrutura cristalina?

27. Calcule as densidades a) linear de átomos na direção [111] e b) planar de átomos no plano (111) para tugstênio (W, BCC, RAtômico = 0,137 nm) e alumínio (Al, CFC, R Atômico = 0,143 nm). 28. Descreva como ocorre o processo de solidificação de um metal fundido a partir dos conceitos de nucleação e crescimento de grãos e relacione as propriedades anisotrópicas e isotrópicas que ele poderia apresentar. Por que esse processo pode afetar fortemente a reatividade química do material? 29. O que são sistemas de escorregamento ( slip systems)? Como eles afetam o comportamento de deformação plástica de metais? Diferencie os sistemas de escorregamento em CFC, CCC e HC. Descreva como esses sistemas de escorregamento podem dar origem aos diferentes tipos de defeitos tipo discordância para metais. 30. Explique a relação entre sistemas de escorregamento, endurecimento por deformação plástica (encruamento) e a densidade de linhas de discordância em uma peça metálica. 31. Como é possível obter um metal amorfo (2 métodos pelo menos)? Quais suas principais propriedades mecânicas (em relação ao mesmo material policristalino)? 32. Mostre que para um sistema com número de coordenação igual a três, a razão R Cátion /RÂnion  = 0,15. O que acontece com a estrutura de essa razão diminuir/aumentar? 33. Mostrar que a razão mínima entre os raios do cátion e do ânion, para um número de coordenação 4, 6 e 8 são 0,225, 0,414 e 0,732, respectivamente. 34. Com base nas estruturas cristalinas abaixo calcular: a) a densidade teórica para o NaCl (dados: MM Na = 22,99 -1 g.mol , MM Cl = 35,45 g.mol -1, RCl = 0,181 nm, R Na = 0,102 nm); b) O fator de empacotamento atômico para a estrutura do diamante (Obs.: Cuidado com cálculos prontos encontrados na internet!).

35. O MgO tem a mesma estrutura do NaCl (R Mg2+ = 0,078 nm, RO2- = 0,132 nm, a = 0,0741 nm). Calcule a) seu fator de empacotamento iônico, b) sua densidade linear de íons na direção [111], c) sua densidade planar de íons no plano (111) e d) sua densidade em g.cm -3. 36. Defina e exemplifique polímeros (a) termoplásticos, (b) termorrígidos e (c) elastômeros. Quais ligações químicas estão presentes e onde se localizam? Os termoplásticos podem ser ramificados? 37. O que é distribuição de peso molecular em materiais poliméricos? Qual sua importância para as propriedades desses materiais?

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 4 de 9

38. Que fatores enrijecem/flexibilizam as cadeiras poliméricas? O que são polímeros (a) lineares, (b) ramificados, (c) cruzados e (d) em rede? 39.

Defina e apresente dois exemplos de homopolímeros, copolímeros e blendas (nome e estrutura molecular).

40. Defina unidade repetida (repetitiva) e monômero. Quais são as unidades repetidas e os monômeros para o policarbonato e para a borracha de silicone? 41. Uma amostra de poli(metacrilato de metila) (PMMA) possui 10.000 cadeias com massas moleculares entre 0 e 6.000 g.mol-1, 18.000 cadeias com massas moleculares entre 6.000 e 10.000 g.mol -1, 17.000 cadeias com massas moleculares entre 10.000 e 15.000 g.mol -1, 7.000 cadeias com massas moleculares entre 15.000 e 21.000 g.mol -1. Determine as massas moleculares médias ponderal (Mw) e numérica (Mn) e o grau de polimerização (GP). Por que M N é sempre menor ou igual a M W? 42.

Que fatores favorecem/dificultam a cristalização de um polímero?

43.

O que é orientação molecular e qual sua relação com as propriedades dos polímeros?

44. Explique as diferenças entre os cristais formados a partir da evaporação de solvente de uma solução de polímero diluída e a partir de polímero fundido. 45. Quais as principais transições térmicas encontradas em materiais poliméricos? Cite 2 exemplos onde a temperatura ambiente (25º) se encontre a) acima de Tg; b) abaixo de Tg. 46.

O que é temperatura de fusão? Materiais amorfos têm temperatura de fusão?

47. Esquematize uma curva de volume específico (ou 1/densidade) de um material cristalino e outro amorfo em função da temperatura, a partir do estado fundido, identificando as principais transições térmicas. 48.

Por que os materiais amorfos, em geral, são transparentes?

49.

Como polímeros podem ser identificados usando as informações presentes em produtos?

50. O que são materiais compósitos? Qual suas funções? Apresente 3 exemplos de compósitos com diferentes matrizes (C, P, M) e suas aplicações. 51. Estudo de caso: Desde as últimas décadas do século XX, ativistas ambientais têm se pronunciado contra o uso de poliestireno (PS) em embalagens descartáveis, em especial, em copos para água, café e refrigerantes. Duas principais alegações: 1) Em contato com água quente, o PS poderia liberar monômeros residuais, envenenando o usuário. 2) Em alguns países, onde a reciclagem energética é amplamente empregada (queimar lixo para gerar energia), o liberação de dioxinas e outros compostos aromáricos estaria contribuindo para um aumento considerável de incidência de cânceres e outras doenças. Você, estagiário de uma grande multinacional  produtora de poli(etileno tereftalato) ou PET , vislumbra uma oportunidade de substituição de matéria prima (PS por PET) nessa aplicação (copos descartáveis para água, café e refrigerante). Analise sua proposta (antes de enviar a seu superior) considerando os seguintes aspectos: • • •

Transições térmicas do PS: Tg = 100ºC, T "Fusão" = 150ºC, T Degradação = 210-380ºC Transições térmicas do PET: Tg = 50-70ºC, T Fusão = 230ºC, T Degradação = 280-400ºC Rigidez (25ºC) PS ~ Rigidez (25ºC) PET

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 5 de 9

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 6 de 9

Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais (SMM) Curso de Graduação em Engenharia de Materiais e Manufatura  Disciplina: Introdução à Ciência e Engenharia dos Materiais (SMM0300)

Prof. Dr. Rafael Salomão ([email protected]) Lista de exercícios: Propriedades físicas e mecânicas dos materiais

52.

Defina e apresente exemplos: a) material homogêneo/heterogêneo, b) Isotropia/anisotropia de propriedades.

Quais as unidades do sistema internacional para: a) massa, b) comprimento, c) tempo, d) volume, e) densidade, f) força e g) tensão? Faça um favor a você mesmo(a) e experimente fazer conversões envolvendo os múltiplos e 53.

submúltiplos dessas unidades. Erros relacionados à conversão de unidades  não serão considerados nas provas (nem na vida real)!

54.

Como pode ser definida e medida a densidade de um material? Diferencie os vários tipos de densidade.

55. Explique o seguinte paradoxo usando o conceito de densidade aparente: “Um queijo suíço tem buracos ou poros. Quanto mais queijo, mais poros. Só que quanto mais poros, menos queijo. Logo, quanto mais queijo, menos queijo”. Trace uma curva esquemática de densidade real e densidade aparente do queijo em função do tamanho da amostra utilizada, variando de 10 cm a 1 mm (Dados: a) tamanho médio dos poros é de 10 mm, uniformemente distribuídos, b) fração volumétrica de poros: 50 %, c) densidade real do queijo = 1 g.cm -3, densidade real do ar = 0,012 g.cm-3). 56. Explique como força e a área onde ela será aplicada podem ser relacionadas. Quais os tipos fundamentais de aplicação de tensão? Apresente um exemplo de aplicação/solicitação para cada caso. 57.

Por que ensaios mecânicos utilizam corpos de prova com geometria padronizada internacionalmente?

58.

Defina: a) rigidez e ductilidade, b) deformação elástica e plástica.

59. Represente esquematicamente uma curva tensão versus deformação típica, indicando: a) cálculo do módulo elástico, b) como os valores de tensão e deformação foram calculados, c) limite de escoamento, d) tensão e deformação de ruptura, e) regiões elástica e plástica. Com base no exercício anterior, representa a curva tensão versus deformação para dois materiais com grande diferença de rigidez. 60. O que é a razão de Poisson (lê-se "poássom"). Sugira uma aplicação onde o conhecimento dessa propriedade pode ser de vital importância. 61. Por que alguns materiais apresentam grande diferença de comportamento mecânico quando solicitados sob compressão ou sob tração? Exemplos típicos? 62.

O que são concentradores de tensão? Como afetam a resistência mecânica dos materiais?

63. Como a temperatura pode afetar o módulo elástico de cerâmicas e metais? Considere para sua resposta uma faixa de temperatura entre criogênicas e máximas até 50 % da temperatura de fusão do material. 64. Como se calcula a tensão verdadeira? Comparada com a tensão de engenharia, qual desses dois parâmetros é mais seguro para uso em projetos de engenharia? 65. Defina dureza. Como pode ser medida/avaliada? Por que a escala  Mohs é a mais imprecisa de todas as escalas de dureza? 66. Por que as solicitações de impacto  podem gerar comportamentos mecânicos bastante distintas dos ensaios mecânicos realizados em velocidades mais baixas (impacto = 0,01-0,1 s; normal = 1-10 min)? 67.

O que é a temperatura de transição frágil-dúctil? Como pode ser determinada? Mostre esquematicamente.

68. Quais as condições para que a  fluência  de materiais ocorra? Apresente curvas tensão versus   tempo e deformação versus tempo que descrevam o comportamento mecânico de um material sob fluência. Em que condições materiais (C, P, M) podem sofrer fluência?

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 7 de 9

69. O que é  fadiga de materiais? Represente uma curva de tensão aplicada versus número de ciclos até falha indicando o limite de resistência à fadiga. Quais as principais características de uma fratura por fadiga (como identifica-la)? 70. Titânio tem módulo elástico cerca de 100 maior (100 GPa) que o osso humano vivo (1 GPa). As próteses desse metal utilizadas no interior de ossos, como o fêmur, são feitas de titânio poroso. a) Como a presença desses poros modifica a rigidez do metal? b) Por que isso é necessário? 71. Lajes e vigas de concreto armado muitas vezes são moldadas com orifícios circulares de aproximadamente 2 cm de diâmetro em várias partes. Esse tipo de estrutura pode ser vista, por exemplo, em garagens subterrâneas de edifícios e pontos. Qual a função desses orifícios? 72. Qual dessas geometrias você esperaria que apresentasse maior resistência mecânica à tração: a) lâmina de vidro de janela, b) fibra de vidro, c) grão de areia? Explique e considere que esses três produtos tenham aproximadamente a mesma composição química e estrutura cristalina. 73. Por que vigas de concreto submetidas a cargas de flexão ou torção precisam ser reforçadas com vergalhões de aço? Identifique na seção transversal de uma viga quadrada os melhores pontos para dispor os vergalhões. 74. Esboce gráficos esquemáticos dos 3 tipos característicos de comportamento tensão-deformação para os polímeros frágeis, plásticos e altamente elastoméricos. 75. Descreva os comportamentos (a) elástico, (b) viscoelástico e (c) viscoso de materiais poliméricos. Esses comportamentos podem ser observados em outras classes de materiais? 76.

Cite 5 fatores que favorecem a fratura frágil de polímeros termoplásticos.

77. Descreva o mecanismo de deformação elástica e o mecanismo de deformação plástica de um polímero semicristalino. 78.

Quais fatores influenciam as propriedades mecânicas dos polímeros semicristalinos?

79.

Qual o mecanismo pelo qual os elastômeros vulcanizados se deformam elasticamente?

80. Estudo de caso: Papel obtido a partir de fibras de celulose pode ser considerado um material frágil (não apresenta deformação plástica significativa antes de romper) quando solicitado por tração. a) Com base nesse fato, explique a função da linha picotada em rolos de papel higiênico ( ►) com base no efeito de concentração de tensões em materiais frágeis. O mesmo efeito pode ser utilizado em cabeceiras de pista de aeroportos feitas de concreto poroso para deter aviões durante uma aterrissagem mal sucedida. b) Explique como se aplica nesse caso. 81. Uma matriz de polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE) é reforçada com a) fibras de vidro, b) fibras de carbono e c) fibras de sisal (fibra vegetal). Supondo que todas as fibras tenham recebido recobrimento superficial para ter boa adesão no PEAD, qual desses conjuntos você esperaria que apresentasse melhores propriedades mecânicas (rigidez, tensão de ruptura e resistência ao impacto)? Dados: EFCarbono ~ 10 EFVidro ~ 1000 EFVegetal . 82. Estudo de caso: Ao comparecer semanalmente às aulas na EESC, você percebe, na parte inferior do Edifício E1, que uma das vigas horizontais de concreto que sustenta a estrutura em flexão apresenta uma trinca ( ). Com o passar do tempo, essa trinca começa a aumentar, colocando a estrutura em perigo. Na qualidade de consultor de engenharia recém contratado, responda: • • •

Como deter a propagação da trinca após sua nucleação? Como prevenir a formação de  futuras  trincas em outros edifícios da EESC? Proponha um sistema de monitoramento não destrutivo e on-line para monitorar a saúde de peças de concreto como essa viga.

Tensão aplicada pelo edifício

Trinca crescendo

Pilares de sustentação

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 8 de 9

Viga de concreto em flexão

Pilares de sustentação

Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais (SMM) Curso de Graduação em Engenharia de Materiais e Manufatura  Disciplina: Introdução à Ciência e Engenharia dos Materiais (SMM0300)

Prof. Dr. Rafael Salomão ([email protected]) Lista de exercícios: Processamento de materiais

83.

Defina processamento de materiais e sua relação com microestrutura-propriedades-aplicação.

84. Descreva o processo de obtenção do a) aço e b) alumínio a partir de seus minérios até a produção de chapas para estampagem. 85. Para os seguintes métodos de processamento (fundição, laminação, estampagem, forjamento, trefilação) indique: a) quando devem ser aplicados, b) limitações (se existir), c) exemplos típicos de peças ou objetos produzidos a partir desses métodos (seja criativo em sua resposta e use exemplos diferentes dos sugeridos em aula). 86. A partir de que processo produtivo podem ser feitos os seguintes objetos: a) sino de bronze de várias toneladas, b) corda de piano, c) virabrequim automotivo, d) chave de cadeado, e) clipe de papel, f) lataria automotiva, g) fuselagem aeronáutica. 87. Aponte alguns motivos técnicos para utilização de latas de alumínio no lugar de latas de aço como embalagem para alimentos (refrigerante, por exemplo). 88.

Por que, em geral, produtos feitos de material cerâmico são produzidos a partir da compactação de pós?

89.

Qual a diferença entre prensagem uniaxial e isostática?

90.

O que é sinterização?

91. Para os seguintes métodos de processamento (prensagem uniaxial, extrusão e colagem) indique: a) quando devem ser aplicados, b) limitações (se existir), c) exemplos típicos de peças ou objetos produzidos a partir desses métodos (seja criativo em sua resposta e use exemplos diferentes dos sugeridos em aula). 92. A partir de que processo produtivo podem ser feitos os seguintes objetos: a) parte cerâmica da vela de ignição automotiva, b) suporte catalítico automotivo, c) fibra de vidro, d) piso cerâmico, e) rebolo cerâmico para retífica; f) tijolo refratário, g) revestimento isolante térmico de naves espaciais. 93. Por que a impermeabilização de algumas peças cerâmicas moldadas a partir de argila é necessária? Como pode ser feita? 94.

O que é e como pode ser feita a polimerização?

95. Quais os principais métodos de processamento para materiais poliméricos? Quais se aplicam a termoplásticos, termofixos e elastômeros? 96.

É possível produzir engrenagens de poliamida a partir de processos baseados em extrusão?

97. A partir de que processo produtivo podem ser feitos os seguintes objetos: a) botão de camisa, b) carcaça de celular, c) fios de poliéster para tecidos, d) corpo da garrafa PET, e) tampa da garrafa PET, f) rótulo da garrafa PET, g) cano de PVC, h) "macarrões" de espuma para piscina. 98.

Cite alguns aditivos comumente utilizados no processamento de materiais poliméricos. Quais suas funções?

99.

Por que fibras obtidas por extrusão geralmente passam por um processo de estiramento?

100. Como podem ser produzidos materiais compósitos: a) matriz polimérica + reforço cerâmico; b) matriz cerâmica + reforço metálico; c) matriz metálica + reforço cerâmico; d) matriz polimérica + reforço polimérico (É isso mesmo! São iguais!)? Aplicações? Observações: Todas as figuras não originais utilizadas neste documento foram extraídas de W.D. Callister Jr., "Fundamentals of Materials science and Engineering", 5ª Edição, John Wiley & Sons, Inc., 2001. Seu único objetivo é aprimorar a s possibilidades de aprendizado dos alunos.

 Introdução à Engenharia e Ciência dos Materiais- Prof. Dr. Prof. Dr. Rafael Salomão – Lista de Exercícios – Página 9 de 9