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Teórica 1

Aula 1

Apresentação do Programa da disciplina, da Bibliografia e da Proposta de Avaliação de Conhecimentos.

Teórica 2

Aula 2

Materiais. Ciência e Tecnologia de Materiais. Selecção e desenvolvimento de novos materiais. Classes de materiais usados em Engenharia e suas principais propriedades. Evolução na utilização das várias classes de materiais.

Teórica 3

Aula 3

Propriedades mecânicas dos materiais. Tipos de deformação: elástica, plástica e viscosa. Ensaio de tracção. Máquina de ensaios mecânicos. Tensão normal e tensão de corte. Extensão. Tensão e extensão nominais e reais. Velocidade de alongamento.

Teórica 4

Aula 4

Tensão de corte e distorção. Velocidades de alongamento e de extensão. Curva de engenharia e curva real. Deformação elástica: lei de Hooke; módulos de Young. Deformação plástica de sólidos cristalinos. Tensão de cedência e tensão de prova. Deformação uniforme e deformação localizada. Estricção. Tensão máxima; tensão de fractura.

Teórica 5

Aula 5

Deformação elástica: módulo de distorção; coeficiente de Poisson. Valores para diversos tipos de materiais. Deformação plástica de sólidos cristalinos. Coeficiente de encruamento Efeitos da temperatura e da velocidade de deformação. Coeficiente de sensibilidade à velocidade de deformação. Curvas de tracção de vários materiais.

Teórica 6

Aula 6

Ensaios de compressão. Comparação com os ensaios de tracção. Ensaios de dureza: Brinell, Vickers e Rockwell. Fractura: fendas; concentração de tensões; tenacidade à fractura. Ensaios de fluência. Curvas de fluência. Fluência primária, secundária (estacionária) e terciária. Efeito da tensão e da temperatura na velocidade de fluência estacionária.

Teórica 7

Aula 7

Ensaios de fadiga: curvas S-N; tensão limite de fadiga. Ensaios de impacto: temperatura de transição frágil-dúctil. 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 em condições de isotensão e em condições de isodeformação; compósitos laminados; compósitos de matriz metálica e de matriz cerâmica; madeira.

Teórica 8

Aula 8

Materiais celulares: exemplos de materiais celulares naturais e artificiais. Propriedades dos materiais celulares; comparação com sólidos compactos; importância e aplicações dos materiais celulares; células abertas e fechadas; estrutura (geometria e topologia das células); estruturas em favo-de-mel e espumas; estruturas em sandwich; propriedades mecânicas em compressão e em tracção de estruturas em favo-de-mel e de espumas.

Teórica 9

Aula 9

Estado sólido cristalino e não-cristalino. Rede e estrutura cristalinas: rede; nó de rede e vector de rede; tipos de redes planas; parâmetros de rede; células unitárias primitiva e convencional. Redes tridimensionais: redes de Bravais.

Teórica 10

Aula 10

Redes tridimensionais: redes de Bravais. Sistemas cristalográficos. Análise detalhada das redes cúbicas (c.s., c.c. e c.f.c.) e hexagonal. Unidade estrutural e estrutura cristalina. Célula estrutural. Estrutura cúbica simples. Factor de compacidade atómica; número de coordenação. Principais estruturas cristalinas dos materiais metálicos. Análise detalhada da estrutura cúbica simples.

Teórica 11

Aula 11

Análise detalhada da estruturas cúbicas de corpo centrado e de faces centradas e da estrutura hexagonal compacta; comparação das estruturas cúbica de faces centradas e hexagonal compacta; planos de máxima compacidade e sequência de empilhamento.

Teórica 12

Aula 12

Estruturas cristalinas dos materiais cerâmicos; factores que determinam a estrutura dos materiais cerâmicos; estruturas de CsCl, do NaCl e de silicatos, respectivas redes cristalinas e unidades estruturais. Polimorfismo e alotropia: caso do ferro. Identificação de direcções cristalográficas; direcções cristalograficamente equivalentes.

Teórica 13

Aula 13

Identificação de planos cristalográficos; índices de Miller; planos cristalograficamente equivalentes; índices de Miller-Bravais e sua relação com os índices de Miller. Espaçamento interplanar. Determinação de estruturas cristalinas; difracção de raios-X; raios-X; constituição e funcionamento de uma ampola de raios-X; lei de Bragg; método dos pós; reflexões presentes e ausentes; determinação de estruturas cristalinas.

Teórica 14

Aula 14

Defeitos em estruturas cristalinas; defeitos pontuais, lineares e superficiais. Lacunas e intersticiais; energia de formação e concentração de equilíbrio de lacunas; efeito da temperatura. Defeitos pontuais em sólidos iónicos: defeitos de Schottky e de Frenkel. Deformação dos materiais; escorregamento de planos cristalográficos; deslocações; linha da deslocação e vector de Burgers.

Teórica 15

Aula 15

Deslocações; vector de Burgers e circuito de Burgers; tipos de deslocações; planos e direcções de escorregamento; movimento de deslocações; obstáculos ao movimento de deslocações; escorregamento cruzado e trepa de deslocações; limites de grão; densidade de deslocações: valores típicos; energia de uma deslocação; sistemas de escorregamento mais prováveis nas estruturas c.c.c.e c.f.c.; lei de Schmid e factor de Schmid.

Teórica 16

Aula 16

Dissociação de deslocações; falhas de empilhamento; energia de falha de empilhamento; origem e multiplicação de deslocações; encruamento; limites de grão.

Materiais poliméricos: tipos (elastómeros, termoplásticos e termoendurecíveis); reacções de polimerização (em cadeia e por condensação); monómero, mero, grau de polimerização; cristalinidade; homo e copolímeros.

Teórica 17

Aula 17

Materiais poliméricos: propriedades mecânicas; T_g; borrachas; vulcanização da borracha.

Solidificação; nucleação e crescimento; nucleação homogénea.

Teórica 18

Aula 18

Solidificação; nucleação homogénea; grãos e limites de grão; energias envolvidas na nucleação homogénea; raio crítico; grau de sobrearrefecimento; grão grosso e grão fino; grão equiaxial e colunar; nucleação heterogénea; crescimento de monocristais; métodos de determinação do tamanho de grão; número ASTM de tamanho de grão; fase; tipos de fases sólidas; soluções sólidas substitucionais e intersticiais; compostos; regras de Hume-Rothery.

Teórica 19

Aula 19

Difusão no estado sólido; mecanismos de difusão; leis de Fick; difusão em estado estacionário; coeficiente de difusão e factores que o influenciam. Difusão em estado não-estacionário; aplicações industriais dos processos de difusão (cementação e dopagem).

Teórica 20

Aula 20

Diagramas de fases; elemento puro e liga; componente; regra das fases de Gibbs; diagrama de fases de um elemento puro (caso do ferro). Diagrama de fases de uma liga binária; sistema isomorfo; linhas liquidus e solidus.

Teórica 21

Aula 21

Composição e percentagem das fases; regra da alavanca. Equilíbrios trifásicos em diagramas binários: reacções eutécticas e peritécticas.

Teórica 22

Aula 22

Sistema com equilíbrios trifásicos; arrefecimento desde o estado líquido de ligas eutécticas, hipo- e hipereutécticas. Precipitação de uma fase sólida a partir de outra fase sólida; previsão de microestruturas em condições de equilíbrio.

Teórica 23

Aula 23

Faltei.

Teórica 24

Aula 24

Sistema com equilíbrios trifásicos; arrefecimento desde o estado líquido de ligas peritécticas. Diagramas com interesse prático: análise detalhada do diagrama ferro-carbono (estável e meta-estável).

Teórica 25

Aula 25

Diagramas de equilíbrio de fases com interesse prático: ferro-carbono (estável e meta-estável), cobre-zinco.

Ligas metálicas com interesse de Engenharia: aços, ferros fundidos, latões.

Teórica 26

Aula 26

Diagramas de equilíbrio de fases com interesse prático: alumínio-níquel e alumina-sílica. Fusão congruente. Diagramas de equilíbrio ternários; cortes isotérmicos e verticais; determinação das composições e proporções das fases; diagrama ferro-crómio-níquel.

Teórica 27

Aula 27

Diagramas de fases: arrefecimentos em condições de não-equilíbrio; zonamento e tratamento de homogeneização; encapsulamento; eutécticos divorciados.

Teórica 28

Aula 28

Tratamentos térmicos de aços-carbono: velocidade de arrefecimento; transformações da austenite em perlite, bainite e martensite; características das transformações martensíticas.

Teórica 29

Aula 29

Matérias-primas naturais e secundárias. A dualidade de critérios dos recursos secundários: fonte de poluição e fonte de matérias-primas. Matérias-primas naturais: minérios, madeiras, petróleo e gás natural. Matérias-primas secundárias: resíduos de produção industrial e produtos que terminaram o ciclo de vida.

Teórica 30

Aula 30

Curvas TTT (TI); obtenção; previsão de microestruturas; efeito do teor de carbono e dos elementos de liga nas curvas TTT; aços eutectóides. Curvas TTT (TI) de aços hipo-eutectóides..

Teórica 31

Aula 31

Tratamentos térmicos dos aços; recozimento, normalização, têmpera, revenido, austêmpera e martêmpera; temperabilidade; efeito do teor de carbono e dos elementos de liga.

Teórica 32

Aula 32

Temperabilidade; ensaio de Jominy; curva de Jominy; severidade de arrefecimento; diâmetro crítico e diâmetro crítico ideal.

Teórica 33

Aula 33

Tratamentos térmicos de ligas de alumínio; endurecimento por precipitação, envelhecimento e sobre-envelhecimento. Recozimento de metais deformados plasticamente; recuperação, recristalização e crescimento de grão; deformação a quente e deformação a frio.

Teórica 34

Aula 34

Faltei (Sessão Solene Comemorativa dos 95 anos do IST).

Teórica 35

Aula 35

Aços inoxidáveis: ferríticos, martensíticos e austeníticos; efeitos do Cr e do Ni. Conceito de elemento de liga e de impureza. Ferros fundidos: branco, cinzentoe nodular. Tratamento térmico do ferro fundido branco; ferro fundido maleável: ferrítico, perlítico e martensítico.

Teórica 36

Aula 36

Tecnologias de processamento de materiais metálicos: fundição (em areia e injectada), laminagem, forjagem, extrusão, trefilagem, estampagem, maquinagem.

Teórica 37

Aula 37

Pulverometalurgia. Processos de união de materiais. Tecnologias de processamento de materiais poliméricos: moldagem, por transferência, por injecção, por sopro. Tecnologias de processamento de materiais cerâmicos: prensagem e sinterização, vazamento de barbotinas, prensagem isostática a quente. Tecnologias especiais de processamento de materiais.

Teórica 38

Aula 38

Propriedades térmicas dos materiais: calor específico, coeficientes de expansão térmica (linear e volúmico), condutividade térmicas; valores típicos para as várias classes de materiais.

Propriedades eléctricas dos materiais; condução eléctrica, lei de Ohm, resistividade e condutividade eléctricas, efeito da temperatura e da adição de elementos; modelo de bandas de energia (valência e condução); semicondutores intrínsecos e extrínsecos (tipo n e tipo p).

Teórica 39

Aula 39

Propriedades magnéticas dos materiais. Campos magnéticos, intensidade de campo, indução magnética, magnetização, permeabilidade magnética, susceptibilidade magnética. Tipos de magnetismo: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo, ferrimagnetismo. Temperatura de Curie. Magnetização-desmagnetização de um metal ferromagnético: indução de saturação, indução remanescente, força coerciva. Metais ferromagnéticos duros e macios.

Teórica 40

Aula 40

Não compareceram alunos.

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