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Contactos
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Código da disciplina: LZ
Docente aulas teóricas: Profª
Maria Emília Rosa, Telefone: 218418105, Extensão: 2105,
Sala: 5.05 (3º andar do Pav. de Civil), Correio electrónico
Docente aulas práticas: Engª Amélia Almeida, Telefone: 218418123, Extensão: 2123, Sala:
5.23 (3º andar do Pav. de Civil), Correio electrónico
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Objectivos
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Transmitir aos alunos noções
básicas de Ciência e Engenharia de Materiais que lhes
permitam compreender as relações entre a composição
química, a estrutura, as propriedades e as tecnologias de
processamento dos materiais.
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Programa
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Capítulo 1 - INTRODUÇÃO
Materiais. Ciência e Tecnologia de Materiais. Classes
de materiais usados em Engenharia e suas principais propriedades.
Selecção de materiais. Desenvolvimento de novos materiais.
Considerações económicas e ambientais.
Capítulo 2 - PROPRIEDADES
MECÂNICAS DOS MATERIAIS
Importância das propriedades mecânicas dos
materiais. Tensão normal e extensão. Tensão
de corte e distorção. Ensaio de tracção:
tensão e extensão reais e nominais; tensão de
cedência e tensão de prova; tensão máxima;
tensão de fractura; coeficiente de estricção; rigidez,
tenacidade, resiliência, ductilidade. Deformação
elástica: lei de Hooke; módulos de Young e de distorção;
coeficiente de Poisson. Deformação plástica de
sólidos cristalinos. Deformação e fractura de materiais
poliméricos. Ensaios de dureza, de fluência, de fadiga
e de impacto. Atrito e desgaste: superfícies em contacto; coeficientes
de atrito; mecanismos de desgaste; lubrificação.
Capítulo 3 - ESTRUTURA
DOS MATERIAIS
Átomos e moléculas. Tipos de ligações
atómicas. Estado sólido cristalino e não cristalino.
Rede, nó de rede e vector de rede. Tipos de redes planas. Parâmetros
de rede. Célula unitária. Redes de Bravais e sistemas
cristalográficos. Unidade estrutural e estrutura cristalina.
Principais estruturas cristalinas dos materiais metálicos: célula
estrutural; número de coordenação; factor de compacidade
atómica; planos e direcções de máxima compacidade.
Identificação de direcções cristalográficas;
direcções cristalograficamente equivalentes. Identificação
de planos cristalográficos: índices de Miller; planos cristalograficamente
equivalentes; índices de Miller-Bravais; relações
entre os índices de Miller e de Miller-Bravais. Polimorfismo
e alotropia (caso do ferro). Estruturas cristalinas dos materiais cerâmicos:
ligações iónica e covalente; factores que determinam
a estrutura dos materiais cerâmicos; estruturas de CsCl, NaCl
e de silicatos, e respectivas redes cristalinas. Determinação
de estruturas cristalinas: difracção de raios-X; constituição
e funcionamento de uma ampola de raios-X; lei de Bragg; método
dos pós; reflexões presentes e ausentes; exemplos de determinação
de estruturas cristalinas. Defeitos em estruturas cristalinas e sua
importância; defeitos pontuais, lineares e superficiais. Lacunas
e intersticiais: energia de formação e concentração
de equilíbrio. Defeitos pontuais em sólidos iónicos:
defeitos de Schottky e de Frenkel. Deslocações: linha
da deslocação e vector de Burgers; densidade de deslocações;
tipos de deslocações; plano de escorregamento; energia
de uma deslocação; dissociação de deslocações;
lei de Schmidt; movimento e multiplicação de deslocações;
obstáculos ao movimento das deslocações; escorregamento
cruzado e trepa de deslocações; alteração
das propriedades mecânicas devidas à deformação
plástica; encruamento. Falhas de empilhamento e limites de grão.
Capítulo 4 - MATERIAIS POLIMÉRICOS
Tipos de materiais poliméricos: elastómeros,
termoplásticos e termoendurecíveis.Homo e copolímeros.
Cristalinidade: Tg.
Capítulo 5 - MATERIAIS
COMPÓSITOS
Importância dos materiais compósitos. Polímeros
reforçados. Fibras de vidro, de carbono e de kevlar. Propriedades
e tipos de resinas. Módulo de elasticidade do compósito.
Compósitos laminados. Compósitos de matriz metálica
e de matriz cerâmica. Materiais celulares: estruturas em
favo-de-mel e espumas.
Capítulo 6 - SOLIDIFICAÇÃO
Nucleação e crescimento. Nucleação
homogénea e heterogénea. Raio crítico. Grau
de sobre-arrefecimento. Grãos e limites de grão. Número
ASTM de tamanho de grão. Fase. Tipos de fases sólidas:
soluções sólidas substitucionais e intersticiais;
compostos.
Capítulo 7 - DIFUSÃO ATÓMICA EM SÓLIDOS
Difusão no estado sólido. Mecanismos de difusão.
Leis de Fick. Coeficiente de difusão. Factores que influenciam
o coeficiente de difusão. Aplicações industriais
dos processos de difusão. Recozimento de metais deformados a frio:
recuperação, recristalização e crescimento
de grão. Fluência: ensaios de fluência. Endurecimento
por precipitação, envelhecimento e sobre-envelhecimento:
caso das ligas de alumínio.
Capítulo 8 - DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO
DE FASES
Elemento puro e liga. Componente. Regra das fases de Gibbs.
Diagramas de fases de um elemento puro e de uma liga binária.
Sistema isomorfo. Linhas liquidus e solidus. Composição
e percentagem das fases. Regra da alavanca. Equilíbrios trifásicos:
reacções eutécticas e peritécticas. Arrefecimento
desde o estado líquido de ligas eutécticas, hipo-eutécticas,
hipereutécticas e peritécticas. Fases primárias
e secundárias. Precipitação de uma fase sólida
a partir de outra fase sólida. Diagramas binários com
interesse prático: cobre-estanho (bronzes), cobre-zinco (latão),
alumina-sílica. Arrefecimentos em condições de
não-equilíbrio: zonamento; encapsulamento; eutécticos
divorciados.
Capítulo 9 - FERRO E
AÇO
A idade do ferro. Ligas ferrosas com interesse em engenharia:
aços carbono e aços ligados; aços inoxidáveis;
ferros fundidos. Análise detalhada do diagrama ferro-carbono:
estável e meta-estável. Tratamentos térmicos dos
aços. Velocidade de arrefecimento. Transformações
da austenite em perlite, bainite e martensite. Características
das transformações martensíticas. Curvas TTT (IT)
e (CT). Previsão de microestruturas. Efeito do teor em carbono
nas curvas TTT: aços eutectóides, hipo-eutectóides
e hipereutectóides. Recozimento, normalização, têmpera,
revenido, austêmpera e martêmpera. Temperabilidade. Ensaios
de Jominy.
Capítulo 10 - PROCESSAMENTO DE
MATERIAIS
Ciclo dos materiais: processos tecnológicos de obtenção
e processamento de materiais.
Capítulo 11 - OUTRAS PROPRIEDADES
DOS MATERIAIS
A idade dos materiais electrónicos. Propriedades
eléctricas dos materiais: condutividade e resistividade dos
metais; supercondutividade; semicondutores; propriedades dieléctricas.
Propriedades magnéticas dos materiais: fundamentos e aplicações.
Propriedades ópticas dos materiais: interacção
da luz com a matéria; absorção e emissão
de luz. Propriedades térmicas dos materiais: calor específico;
condução e expansão térmica.
Oxidação de metais: mecanismos de oxidação.
Tipos de corrosão: controlo e protecção contra
a corrosão.
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Bibliografia
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• W.
Smith, Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais,
McGraw-Hill, 3ª ed., Lisboa, 1998.
• Rolf E. Hummel, “Understanding Materials Science”, Springer-Verlag:
New York, 1998.
• James F. Shackelford, “Introduction to Materials Science
for Engineers”, Prentice-Hall: New Jersey, 2000.
• Pat L. Mangonon, “The Principles of Materials Selection
for Engineering Design”, Prentice-Hall: New Jersey, 1999.
• William D. Callister, Jr., “Materials Science and Engineering:
an Introduction”, John Wiley & Sons: New York, 1994.
• Michael F. Ashby e David R. H. Jones, “Engineering Materials”,
Pergamon Press: Oxford, 1980.
• A. H. Cottrell, “Introdução à Metalurgia”,
Fundação Calouste Gulbenkian: Lisboa, 1982.
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Aulas
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Aulas teóricas: 4ªs. feiras das 15
às 16 h, na Sala GA2; 5ªs. feiras das 16 às 17
h, na Sala GA1; 6ªs. feiras das 12 às13 h, na Sala FA3.
Aulas práticas: 2ªs. feiras das 17
às 19 h, na Sala Q4.4.
Cronograma
Semana
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Aulas
teóricas
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Aulas
práticas
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1ª
30/9 a
4 /10
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Apresentação
da disciplina.(1h)
Ciência e Tecnologia de Materiais. Tipos e principais propriedades
dos materiais. (1h)
Propriedades mecânicas dos materiais. (1h)
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2ª
7 a 11/10
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Propriedades
mecânicas dos materiais (cont.). (3h)
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Demonstrações
relacionadas com propriedades mecânicas dos materiais.
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3ª
14 a 18/10
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A estrutura
atómica da matéria condensada. (1h)
Estrutura cristalina. Análise detalhada de estruturas cristalinas.
(2h)
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Exercícios
sobre propriedades mecânicas dos materiais.
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4ª
21 a 25/10
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Estrutura
cristalina. Análise detalhada de estruturas cristalinas (cont.).
(1h)
Determinação de estruturas cristalinas. (1h)
Defeitos em estruturas cristalinas. (1h)
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Exercícios
sobre propriedades mecânicas dos materiais (cont.).
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5ª
28 a 31/10
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Defeitos em
estruturas cristalinas (cont.). (1h)
Materiais poliméricos. (1h)
Materiais compósitos. (1h)
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Exercícios
sobre materiais e estrutura atómica.
Exercícios sobre redes e estruturas cristalinas.
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6ª
4 a 8/11
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Materiais
celulares. (1h)
Solidificação. (1h)
Difusão atómica em sólidos. (1h)
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Exercícios
sobre redes e estruturas cristalinas (cont.).
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7ª
11 a 15/11
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Diagramas
de fases. Diagramas de fases de ligas binárias. (3h)
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Exercícios
sobre redes e estruturas cristalinas (cont.).
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8ª
18 a 22/11
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Diagramas
ternários. (1h)
Arrefecimentos em condições de não equilíbrio.
(1h)
A idade do ferro. Ferro e Aço. Fases e microconstituintes.
(1h)
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Exercícios
sobre materiais poliméricos e compósitos.
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9ª
25 a 29/11
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Aços
ligados e ferros fundidos. (2h)
Tratamentos térmicos dos aços. (1h)
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Exercícios
sobre diagramas de fases.
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10ª
2 a 6/12
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Tratamentos
térmicos dos aços (cont.). (3h)
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Demonstrações
relacionadas com a estrutura dos materiais.
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11ª
9 a 13/12
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Processamento
de materiais. (2h)
Degradação de materiais. (1h)
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Exercícios
sobre diagramas de fases (cont.).
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12ª
16 a 20/12
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Outras propriedades
dos materiais: eléctricas, magnéticas, ópticas e
térmicas. (3h)
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Exercícios
sobre tratamentos térmicos.
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Dúvidas
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Aulas teóricas: 3ªs feiras das 14 às 15 h, na sala 5.05 e 5ªas feiras das 17 às 18 h na sala 5.05.
Aulas práticas: 2ªs. feiras das 12
às 13 h, na Sala 5.23.
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Método
de Avaliação |
Avaliação contínua
Haverá dois Testes: um a meio (23.Novembro.2002)
e outro no final do semestre (07.Janeiro.2003).
O 1º Teste incidirá sobre a matéria
que tiver sido leccionada até à semana anterior (15.Novembro.2002).
O 2º Teste incidirá sobre toda a restante matéria.
A entrega do 1º Teste indica que o aluno optou por este método
de avaliação.
O aluno que tiver optado por este método
de avaliação só poderá fazer o 2º Exame Final.
Para que o aluno obtenha Aprovação
na disciplina é necessário que a classificação
em cada Teste seja igual ou superior
a 9,5 valores (numa escala de 20 valores).
A Nota Final (NF) da disciplina será a média aritmética das classificações dos Testes.
O 2º Exame Final poderá ser utilizado
para melhoria de nota.
As inscrições para os Testes
poderão ser feitas no endereço abaixo indicado (Inscrições)
ou na Secretaria do Departamento de Engenharia de Materiais (Sala 5.35 do
3º Piso do Pavilhão de Engª Civil).
Avaliação por Exame Final
Será feito um Exame Final.
Haverá uma data de Exame Final em
1ª época e uma data em 2ª época.
Para que o aluno obtenha Aprovação
na disciplina é necessário que a classificação
do Exame Final seja igual ou superior a 9,5 valores (numa escala de
20 valores).
A Nota Final (NF) da disciplina será a classificação do Exame Final.
O 2º Exame Final poderá ser utilizado
para melhoria de nota.
É obrigatória a inscrição
para Exame Final. A inscrição para Exame Final poderá
ser feita no endereço abaixo indicado (Inscrições)
ou na Secretaria do Departamento de Engenharia de Materiais (Sala 5.35 do
3º Piso do Pavilhão de Engª Civil).
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Datas
de Avaliação |
1º Teste:
23 de Novembro de 2002, 9.00 h, salas: V134, V135, V136, VA4
2º Teste: 7 de Janeiro de 2003,
14.00 h, Salão Nobre
1º Exame: 22 de Janeiro
de 2003
2º Exame: 13 de Fevereiro
de 2003
1º TESTE - DISTRIBUIÇÃO DE ALUNOS POR SALA
Lic. Eng. Materiais e Lic. Eng. Arquitectura Naval: sala V135 - V135.pdf
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Inscrições |
As inscrições para provas de avaliação
realizam-se neste endereço
ou na Secretaria do Departamento
de Engenharia de Materiais (Sala 5.35 do 3º Piso do Pavilhão
de Engª Civil). |
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Classificações |
Testes
| Aluno nº |
Nome |
1º Teste |
2º Teste
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Média
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| 49274 |
Rui Lourenço |
11,40 |
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