Ciência e Engenharia dos Materiais

Engenharia Mecânica
5 ECTS; 1º Ano, 2º Semestre, 30,0 T + 30,0 TP + 4,50 OT

Docente(s)
- Isabel Maria Duarte Pinheiro Nogueira

Pré-requisitos
Não aplicável

Objetivos
Caracterizar os diferentes materiais em termos estruturais e microestruturais e agrupá-los nas diferentes classes.
Compreender fenómenos, tais como solubilidade no estado sólido, difusão e solidificação.
Compreender as relações material ? processamento ? microestrutura - propriedades.

Programa
1. Introdução aos Materiais
1.1. Os materiais e o Homem: passado, presente e futuro
1.2. Principais classes de materiais: metais e ligas metálicas, cerâmicos (e vidros), polímeros, semicondutores, compósitos
1.3. Propriedades gerais e aplicações

2. Estrutura atómica, ligações atómicas e propriedades dos materiais
2.1. Ligação química: iónica, covalente, metálica, ligações secundárias e mistas
2.2. Influência do tipo de ligações químicas na estrutura e propriedades dos materiais
2.3. Dimensões atómicas e distâncias inter-atómicas
2.4. Coordenação atómica

3. Estruturas cristalinas e amorfismo
3.1. Redes cristalinas e amorfismo (gases, líquidos e vidros)
3.2. Principais estruturas cristalinas
3.3. Distâncias inter-atómicas e parâmetros de rede
3.4. Materiais mono e policristalinos, grão e medição do tamanho de grão
3.5. Caracterização das estruturas cristalinas metálicas
3.6. Polimorfismo/alotropia
3.7. Índices de Miller
3.8. Planos e direcções cristalográficas
3.9. Estrutura dos diferentes materiais: metais, cerâmicos, polímeros, compósitos e semi-condutores
3.10. Instrumentos de análise da estrutura e microestrutura
3.11. Imperfeições cristalinas

4. Nucleação e solidificação de metais

5. Difusão em sólidos
5.1. Movimentação dos átomos em sólidos
5.2. Mecanismos de difusão: difusão substitucional ou lacunar e difusão intersticial
5.3. Difusão em regime estacionário e em regime não estacionário
5.4. Aplicações industriais

6. Introdução à análise do comportamento mecânico dos materiais
6.1. Deformação elástica e plástica
6.2. Ensaio de tracção
6.3. Avaliação de dureza
6.4. Endurecimento dos metais
6.5. Tenacidade à fractura
6.6. Fadiga e fluência
6.7. Propriedades mecânicas típicas dos materiais: metais, polímeros, cerâmicos e compósitos

7. Outras Propriedades dos Materiais

8. Diagramas de fases
8.1. Noção de fase e componente
8.2. Regra das fases ou de Gibbs
8.3. Leis de Hume-Rothery
8.4. Regra da alavanca
8.5. Análise de diagramas de equilíbrio de sistemas binários
8.6. Solidificação de ligas em condições de não equilíbrio.

Metodologia de avaliação
Os alunos são avaliados por meio de provas escritas e de trabalhos individuais e de grupo.
As provas escritas são testes (avaliação contínua) ou trabalho e exames final e de recurso.

Bibliografia
- Smith, W. (1998). Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. Lisboa: Mc. Graw-Hill
- Callister, W. (2010). Materials Science and Engineering: an Introduction.. New York: John Wiley & Sons

Método de interação
Aulas teóricas expositivas, com aulas de resolução de exercícios e demonstrações e trabalhos laboratoriais. Visitas técnicas.

Software utilizado nas aulas
Não aplicável