MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
PLANO DE ENSINO
Ano
Semestre letivo
2015
2o
1. Identificação
Código
1.1 Disciplina: Ciência dos Materiais
0950003
1.2 Unidade: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
26
1.3 Responsável: Engenharia de Materiais
6100
1.4 Curso(s) atendido(s)/semestre do curso: Engenharia de
Produção
1.5 Professor regente: Amanda Dantas de Oliveira
1.6 Carga horária total: 68
Teórica: 68
Prática:
Exercícios:
EAD:
1.8 Caráter:
1.9 Currículo:
( X ) obrigatória
( X ) semestral
(
) optativa
(
(
) outro (especificar):
) anual
1.7 Créditos: 4
1.10 Local/horário: Cotada, sala 403/ 19:00h
1.11 Pré-requisito (s): Química Geral (Código: 0150100)
10
2. Ementa
Introdução à Ciência dos Materiais. História dos Materiais. Estrutura atômica e
cristalina; microestrutura e propriedades de materiais.
3. Objetivos
3.1. Gerais
Apresentar os conceitos básicos da Ciência dos Materiais.
3.2. Específicos
Relacionar os conceitos de Ciência dos Materiais com estrutura, processamento e
propriedades dos materiais utilizados em engenharia. Consequência do uso de
materiais tecnológicos nas diferentes sociedades, de diferentes etnias.
4. Metodologia de ensino:
Aula expositiva e de exercícios.
5. Descrição do conteúdo/unidades (programa)
11
Unidade 1 - Introdução à ciência de materiais
1.1) Perspectiva Histórica
1.2) Classificação dos materiais
1.3) Materiais avançados
Unidade 2 – Estrutura Atômica e Ligação Interatômica
2.1) Conceitos fundamentais
2.2) Elétron nos átomos
2.3) Tabela Periódica
2.4) Forças e energia de ligação
Unidade 3 – Estrutura de sólidos cristalinos
3.1) Conceitos fundamentais
3.2) Células unitárias
3.3) Estrutura cristalinas de metais
3.4) Polimorfismo e alotropia
3.5) Sistemas cristalinos
3.6) Direções cristalográficas
3.7) Planos cristalográficos
3.8) Densidade atômica linear e planar
3.9) Estruturas cristalinas compactas
3.10) Materiais policristalinos
Unidade 4 – Imperfeições em sólidos
4.1) Lacunas e auto-intersticiais
4.2) Impurezas em sólidos
4.3) Discordâncias
4.4) Defeitos intersticiais
4.5) Defeitos volumétricos ou de massa
4.6) Vibrações atômicas
Unidade 5 – Difusão
5.1) Mecanismos de difusão
5.2) Difusão em estado estacionário
5.3) Difusão em estado não-estacionário
12
5.4) Fatores que influenciam a difusão
Unidade 6 – Propriedades mecânicas
6.1) Conceitos de tensão e deformação
6.2) Propriedades elásticas dos materiais
6.3) Propriedades de tração
6.4) Tensão verdadeira e deformação verdadeira
6.5) Recuperação elástica durante uma deformação plástica
6.6) Deformações compressiva, cisalhante e torcional
6.7) Dureza
Unidade 7 – Propriedades térmicas
7.1) Capacidade calorífica
7.2) Expansão térmica
7.3) Condutividade térmica
7.4) Tensões térmicas
Unidade 8 – Propriedades elétricas
8.1) Lei de Ohm
8.2) Condutividade elétrica
8.3) Condução eletrônica e iônica
8.4) Estrutura da banda de energia nos sólidos
8.5) Mobilidade eletrônica
8.6) Resistividade elétrica dos metais
8.7) Semicondutividade
8.8) Condução elétrica em cerâmicas iônicas e em polímeros
Unidade 9 – Diagramas de fases
9.1) Definições e conceitos básicos
9.2) Diagramas de fase em condições de equilíbrio
9.3) Sistema ferro-carbono
Unidade 10 – Materiais metálicos
10.1) Transformações de fases em metais
10.2) Alterações microestruturais e das propriedades em ligas ferro-carbono
13
10.3) Processamento térmico de ligas metálicas
10.4) Processos de recozimento
10.5) Tratamento térmico de aços
10.6) Endurecimento por precipitação
10.7) Ligas metálicas
10.8) Fabricação dos metais
10.9) Ligas ferrosas
10.10)Ligas não-ferrosas
Unidade 11 – Materiais cerâmicos
11.1) Estruturas cerâmicas
11.2) Propriedades mecânicas
11.3) Aplicações e processamento das cerâmicas
11.4) Vidros
11.5) Produtos à base de argila
11.6) Refratários
Unidade 12 – Materiais poliméricos
12.1) Estruturas poliméricas
12.2) Propriedades mecânicas e termomecânicas
12.3) Aplicações e processamento dos polímeros
Unidade 13 – Materiais compósitos
13.1) Compósitos reforçados com partículas
13.2) Compósitos reforçados com fibras
13.3) Compósitos estruturais
Unidade 14 – Seleção de materiais
14.1) Critérios de seleção de materiais
14.2) Seleção de materiais e projetos
14.3) Seleção de materiais e análise de falhas
Semana
Data
Tópico abordado
14
1ª
14/08/2015 Apresentação geral da disciplina pelo professor, envolvendo
discussão do conteúdo programático, da metodologia a ser
desenvolvida, dos métodos e critérios de avaliação e da
bibliografia.
Unidade 1 - Introdução à ciência de materiais
1.1) Perspectiva Histórica; 1.2) Classificação dos materiais;
1.3) Materiais avançados
Unidade 2 – Estrutura Atômica e Ligação Interatômica
2.1) Conceitos fundamentais; 2.2) Elétron nos átomos; 2.3)
Tabela Periódica; 2.4) Forças e energia de ligação
2ª
21/08/2015 Unidade 3 – Estrutura de sólidos cristalinos
3.1) Conceitos fundamentais; 3.2) Células unitárias; 3.3)
Estrutura cristalinas de metais; 3.4) Polimorfismo e alotropia;
3.5) Sistemas cristalinos; 3.6) Direções cristalográficas; 3.7)
Planos cristalográficos; 3.8) Densidade atômica linear e
planar; 3.9) Estruturas cristalinas compactas; 3.10) Materiais
policristalinos
3ª
28/08/2015 Unidade 4 – Imperfeições em sólidos
4.1) Lacunas e auto-intersticiais; 4.2) Impurezas em sólidos;
4.3) Discordâncias
4.4) Defeitos intersticiais; 4.5) Defeitos volumétricos ou de
massa; 4.6) Vibrações atômicas
4ª
04/09/2015 PRIMEIRA AVALIAÇÃO
5ª
11/09/2015 Unidade 5 – Difusão
5.1) Mecanismos de difusão; 5.2) Difusão em estado
estacionário; 5.3) Difusão em estado não-estacionário; 5.4)
Fatores que influenciam a difusão
Unidade 6 – Propriedades mecânicas
6.1) Conceitos de tensão e deformação; 6.2) Propriedades
elásticas dos materiais; 6.3) Propriedades de tração; 6.4)
Tensão verdadeira e deformação verdadeira; 6.5)
Recuperação elástica durante uma deformação plástica; 6.6)
Deformações compressiva, cisalhante e torcional; 6.7)
Dureza
6ª
18/09/2015 Unidade 7 – Propriedades térmicas
7.1) Capacidade calorífica; 7.2) Expansão térmica; 7.3)
Condutividade térmica; 7.4) Tensões térmicas
Unidade 8 – Propriedades elétricas
8.1) Lei de Ohm; 8.2) Condutividade elétrica; 8.3) Condução
eletrônica e iônica; 8.4) Estrutura da banda de energia nos
15
sólidos; 8.5) Mobilidade eletrônica; 8.6) Resistividade elétrica
dos metais; 8.7) Semicondutividade; 8.8) Condução elétrica
em cerâmicas iônicas e em polímeros
7ª
25/09/2015 Unidade 9 – Diagramas de fases
9.1) Definições e conceitos básicos; 9.2) Diagramas de fase
em condições de equilíbrio; 9.3) Sistema ferro-carbono
8ª
02/10/2015 SEGUNDA AVALIAÇÃO
9ª
09/10/2015 Unidade 10 – Materiais metálicos
10.1) Transformações de fases em metais; 10.2) Alterações
microestruturais e das propriedades em ligas ferrocarbono;10.3) Processamento térmico de ligas metálicas;
10.4) Processos de recozimento; 10.5) Tratamento térmico
de aços; 10.6) Endurecimento por precipitação; 10.7) Ligas
metálicas; 10.8) Fabricação dos metais; 10.9) Ligas ferrosas
10.10) Ligas não-ferrosas
10ª
16/10/2015 Unidade 11 – Materiais cerâmicos
11.1) Estruturas cerâmicas; 11.2) Propriedades mecânicas
11.3) Aplicações e processamento das cerâmicas; 11.4)
Vidros; 11.5) Produtos à base de argila; 11.6) Refratários
11ª
23/10/2015 Unidade 12 – Materiais poliméricos
12.1) Estruturas poliméricas; 12.2) Propriedades mecânicas
e termomecânicas; 12.3) Aplicações e processamento dos
polímeros
12ª
30/10/2015 Unidade 13 – Materiais compósitos
13.1) Compósitos reforçados com partículas; 13.2)
Compósitos reforçados com fibras; 13.3) Compósitos
estruturais
13ª
06/11/2015 Unidade 14 – Seleção de materiais
14.1) Critérios de seleção de materiais; 14.2) Seleção de
materiais e projetos; 14.3) Seleção de materiais e análise de
falhas
14ª
13/11/2015 TERCEIRA AVALIAÇÃO
15ª
20/11/2015 SEMINÁRIOS
16ª
27/11/2015 SEMINÁRIOS
17ª
11/12/2015 EXAME
16
6. Critérios de avaliação
A avaliação será feita através da apresentação de um seminário (S) e pela aplicação
de três provas individuais (P). A média M será dada por:
M = (P1+ P2 +P3+ S1) / 4
Será considerado aprovado o aluno que tiver média M igual ou superior a 7,0 (sete)
e frequência nas aulas igual ou superior a 75%. O aluno que tiver média M igual ou
superior a 7,0 (sete), mas com presença nas aulas igual ou superior a 75%, poderão
realizar um exame final. Após o exame, a nota final deverá ser igual ou superior a
5,0 (cinco) para aprovação.
7. Bibliografia
7.1.Básica
1 – W. D. Callister Jr. Ciência e engenharia de materiais: Uma introdução, 5ª edição,
LTC, 2002.
2 – J. F. Shackelford. Ciência dos materiais, 6ª edição, Pearson Education, 2008.
3 - D. R. Askeland, P. P. Phulé, Ciência e engenharia dos materiais, Cengage
Learning, 2008.
4 - R. E. Hummel, Understanding Materials Science, 2ª edição, Springer, 2004.
7.2. Complementar
- Literatura sobre o tema em bases indexadas ISI (www.isiknowledge.com)
- Periódicos de relevância e base de patentes na área de materiais também podem
ser encontrados em formato digital em www.periodicos.capes.gov.br
- Teses e dissertações acessadas no portal www.dominiopublico.gov.br
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8. Aprovações
Os casos omissos neste Plano de Ensino serão previamente resolvidos entre
os discentes e o Professor Regente, ou sob sua supervisão, e, posteriormente, pelo
corpo docente da instância responsável pela disciplina.
ASSINATURAS:
Professor responsável
Professor regente
Instância responsável*
* Departamento ou colegiado ou câmara de ensino ou outra modalidade, de acordo
com a estrutura administrativa de cada unidade acadêmica.
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