Mestrado em Ciências dos Materiais (São Carlos, São Paulo)

Objetivos:

Propiciar formação básica em ciência e engenharia dos materiais para os alunos, independentemente de sua área de atuação. O curso pretende introduzir os pontos fundamentais de forma aprofundada, de tal modo que as bases para atuação em qualquer área da ciência e engenharia dos materiais sejam atendidas.

Justificativa:

Essa disciplina tem papel fundamental na homogeneização dos conhecimentos fundamentais para os alunos que atuam na área de materiais, de modo que alunos com diferentes formações possam atuar na área de materiais com mais desenvoltura e fazendo uso de conhecimentos e ferramentas consagradas na área.

Conteúdo:

1. Modelos atômicos (Bohr e esfera rígida) e ligações químicas (princípios, energia de ligação, caráter de ligação). Simplificações dos modelos e pré-requisitos para entender a formação da estrutura atômica.. 2. Estrutura atômica geral. Diagrama de energia potencial versus distância inter-atômica (necessário para entender compressão-tração, módulo elástico, dilatação térmica). Raio atômico.. 3. Principais estruturas metálicas (CS, CCC, CFC, HC, diamante). Fator de empacotamento atômico. Direções e planos cristalográficos. Densidade atômica versus direções cristalográficas. Planos de escorregamento. Linhas de discordância.. 3. Principais estruturas cerâmicas. Razão de raios e estrutura cristalina. Tipos de estrutura cerâmica (NaCl, CeCl, MgO, Al2O3, SiO2, grafite, nanotubos de carbono, argilominerais).. 4. Estrutura de polímeros. Peso molecular e distribuição de peso molecular. Cristalinidade (estereoisomerismo, peso molecular, ramificações, ligações cruzadas, transições térmicas, velocidade de resfriamento, plastificantes). Grau de cristalinidade. Modelos de estrutura cristalina (miscela franjada, cadeia dobrada, esferulitos). 6. Defeitos da estrutura cristalina. Soluções sólidas substitucionais (regras de Hume-Rothery) e intersticiais. Materiais amorfos (cerâmicos, poliméricos e liquid metals).. 7. Difusão na estrutura cristalina. Mecanismo (intersticial, substitucional). Leis de Fick. Limite de solubilidade e precipitação. Aplicações (cementação). 8. Diagramas de equilíbrio. Definições (fase, transformação, solubilidade, precipitação, equilíbrio). Diagramas binários: soluções sólidas totais, soluções sólidas parciais (eutético, peritético e derivações). Desenvolvimento de microestrutura (no equilíbrio e fora do equilíbrio). Aplicações (soldas, refratários, Fe-C). 9. Propriedades mecânicas (mecânicas analisadas sob ponto de vista da influência da temperatura). Deformação elástica e plástica. Conceitos de modo de falha (fratura frágil e dúctil, fadiga, fluência). Módulo elástico, tensão de escoamento e ruptura. Impacto, tenacidade e transição frágil-dúctil. Viscoelasticidade. Particularidades de cada classe (M, C e P). 10. Propriedades térmicas (Coeficiente de dilatação térmica. Calor específico. Condutividade térmica. Choque térmico). Fundamentos termodinâmicos (transições de primeira e segunda ordem, entalpia, entropia). 11. Materiais compósitos. Fundamentação. Mecanismos de reforço e transferência de esforços. Tipos de reforços. Propriedades mecânicas (rigidez, resistência ao impacto, fadiga, dilatação térmica).

Forma de Avaliação:

Provas, trabalho para desenvolvimento em equipe ou individualmente.

Observação:

Recomenda-se que durante o curso os alunos recebam durante o semestre até três problemas para resolução e confecção do relatório final, o qual deverá ser apresentado no formato de um artigo científico. Três possíveis sugestões: 1) Os alunos receberão difratogramas de raio-x, espectros de infravermelho, termogramas e outros resultados de ensaios de caracterização e deverão propor um modelo de estrutura e/ou composição do material em estudo; 2) a partir dos dados de caracterização mecânica e ensaios de fratura entre outros os alunos deverão resolver um problema específico; 3) Um problema envolvendo difusão, ou que correlacione uma propriedade fundamental (térmica ou mecânica) com a estrutura do material. É recomendado também que por ocasião de cada atividade, os alunos visitem os laboratórios que dispõem das técnicas tratadas e tenham assim a oportunidade de conhecer um pouco sobre os aspectos práticos que envolvem a técnica.