U N I V E R S I D A D E C A TÓ L I C A P O R T U G U E S A
FACULDADE DE ENGENHARIA
Disciplina de M A T E R IA I S Contexto da Disciplina Horas de Trabalho do Aluno Curso(s): Licenciatura Engenharia Industrial (1ª Ciclo) e Licenciatura Engenharia Biomédica (1ª Ciclo) Aulas Teórico‐Práticas 60 h Ano Curricular | Semestre: 2º ano | 2º semestre Aulas Laboratoriais 5 h Ano Académico: 2008 / 2009 Total de horas de Contacto 65 h ECTS: 5 créditos Total de horas sem Contacto 75 h Tipo de Aulas: Teórico‐Práticas e Laboratoriais Total de horas de Trabalho do Aluno 140h Descrição e Objectivos da Disciplina A disciplina consiste numa introdução à ciência e engenharia dos materiais, no que diz respeito à estrutura, propriedades e aplicações de vários tipos de materiais de uso corrente ou previsível e também dos materiais adequados a novas aplicações. Pretende‐se sobretudo que os estudantes compreendam de que forma o nível microscópico (atómico e molecular) de constituição da matéria determina o seu comportamento macroscópico, e que procedimentos podem alterar este tipo de características. O objectivo da disciplina é proporcionar aos alunos um conhecimento que lhes permita: •Perceber a influência da microestrutura do material nas suas propriedades gerais; •Conhecer os vários tipos de processamento para controlo das propriedades dos materiais; •Conhecer os vários tipos de materiais percebendo claramente as suas diferenças; •Entender os vários tipos de propriedades dos materiais e a sua importância no seu comportamento; •Seleccionar o material mais adequado para uma determinada aplicação ou projecto; 1 www.fe.lisboa.ucp.pt Programa INTRODUÇÃO | Os materiais na natureza, na história e na indústria | Diferentes tipos de materiais e critérios para selecção de materiais para o projecto ESTRUTURA FUNDAMENTAL DA MATÉRIA |Revisão das Ligações químicas primárias: iónica, covalente e metálica. Ligações químicas secundárias | Relação entre as forças e estruturas à escala microscópica e o comportamento físico e químico dos materiais. ESTRUTURA CRISTALINA NOS SÓLIDOS | Propriedades do estado cristalino | Redes espaciais e células unitárias | Sistemas cristalográficos | Planos e direcções cristalográficos: índices de Miller | Defeitos nas redes cristalina DIFUSÃO | Mecanismos de difusão | Difusão estacionária e não estacionária: 1ª e 2ª leis de Fick. Aplicações. COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS METAIS | Conceitos da teoria da elasticidade e de reologia: tensão nominal e extensão nominal, tensão real e extensão real | Coeficiente de Poisson | Ensaios de tracção e curvas de tensão‐extensão | Deformação elástica e deformação plástica: tensão de cedência e tensão de rotura | Mecanismos de deformação em metais e não‐metais | Ensaios de Dureza | Fractura dúctil e frágil | Tenacidade e ensaios de impacto | Fadiga e ensaio de fadiga | Fluência e ensaio de fluência. DIAGRAMAS DE FASE | Equilíbrio de fases e diagramas de fases | Regra das fases de Gibbs | Composição das fases: regra da alavanca | Solidificação de ligas | Reacções invariantes. Sistemas multifásicos: binários e ternários | Sistemas eutécticos e eutectóides, peritécticos e peritectóides, e monotécticos | Diagramas TTT LIGAS METÁLICAS, MATERIAIS CERÂMICOS, MATERIAIS COMPÓSITOS E MATERIAIS AVANÇADOS | Introdução aos tipos principais de materiais utilizados em engenharia | Tipos diferentes de ligas. Processamento. Propriedades | Matérias Cerâmicos: tipos, propriedades e aplicações | Materiais compósitos: tipos, propriedades e aplicações | Novas aplicações de novos materiais PROPRIEDADES ELÉCTRICAS, MAGNÉTICAS E ÓPTICAS DOS MATERIAIS | Condução eléctrica | Electrões livres e Teoria das bandas de energia | Materiais Isolantes, condutores, semicondutores e supercondutores | Comportamento dieléctrico | Ferroelectricidade e Piezoelectricidade | Paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo, ferrimagnetismo e antiferromagnetismo | Domínios magnéticos | Ciclo de histerese magnética | Radiação electromagnético e interacção da luz com os sólidos | Propriedades ópticas: absorção, reflexão, refracção e transmissão de luz. CORROSÃO E DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS | Tipos de corrosão. Oxidação dos metais | Controlo da corrosão | Processos de degradação dos Polímeros, Cerâmicos e compósitos PROCESSO DE SELECÇÃO DE MATERIAIS NO PROJECTO | Metodologias de escolha e selecção dos vários tipos de materiais | Análise de factores de projecto 2 www.fe.lisboa.ucp.pt Equipa Docente Nuno Pedrosa | REGENTE | [email protected] Professor Auxiliar da Faculdade de Engenharia da Universidade Católica Portuguesa, é Doutorado Engenharia Mecânica pelo Instituto Superior Técnico em Modelos de Reconhecimento Automático de Padrões e Sistemas Inteligentes de Apoio à Decisão. Licenciou‐se em Engenharia Mecânica e completou o Mestrado em Engenharia Mecânica na área da modelação de processos avançados de soldadura Laser, ambos no Instituto Superior Técnico. É Investigador Sénior no Instituto de Soldadura e Qualidade na área dos métodos avançados de Inspecção Não Destrutiva. Os seus interesses de investigação incluem sistemas inteligentes de apoio à decisão, teoria de fusão de dados, métodos de reconhecimento automático de padrões e métodos de avançados de Inspecção Não Destrutiva para controlo da integridade de materiais. Metodologia de Ensino O ensino da disciplina assenta sobre dois pilares fundamentais: aulas teórico‐práticas e aulas laboratoriais. As aulas teórico‐práticas são constituídas por sessões de exposição da matéria teórica, resolução de exercícios de casos práticos. As aulas laboratoriais serão constituídas pela realização de ensaios cujo objectivo é transmitir ao aluno a aplicação prática dos conceitos teóricos. Metodologia de Avaliação Aplicam‐se as Regras Gerais de Avaliação de Conhecimentos da Faculdade de Engenharia. O tipo de avaliação da disciplina é o designado por Avaliação Contínua e Frequências/Exame. O peso na Nota Final da Avaliação Contínua é de 20% e das Frequências/Exame é de 80%. AVALIAÇÃO CONTÍNUA. Trabalho Individual de Laboratório: 20% . Nota mínima 10 valores. FREQUÊNCIAS. Compreende a realização de duas provas de frequência, uma a meio do semestre e outra coincidente com a data do exame final, consistindo numa parte do mesmo. Nota mínima 10 valores em cada frequência EXAME. O aluno na data da segunda frequência poderá optar pela realização do exame final completo. Nota mínima 10 valores 3 www.fe.lisboa.ucp.pt Bibliografia PRINCIPLES OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING (3RD EDITION) W. F. Smith, McGraw‐Hill, 1996 FOUNDATIONS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING (4TH EDITION) W. F. Smith, J. Hashemi, McGraw‐Hill, 2006
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING: AN INTRODUCTION (7TH EDITION) W. D. Callister , Wiley, 2007 4 www.fe.lisboa.ucp.pt