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Análise e Caracterização de Materiais (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução aos Ensaios Metalográficos. Apresentação. Estruturas dos materiais e relação com processamento e propriedades: macrografia; micrografia. Objetivos das análises Layout de um laboratório de metalografia. Corpos de prova ou amostras. Seleção da região de análise. Processo de fabricação ou processamento. Localização da amostra. Precauções na retirada das amostras: corte; montagem ou embutimento. Identificação. Lixamento: manual, automático, sequenciamento. Polimentos: manual, automático, eletroquímico. Armazenamento. Ataques. Ataques químicos. Macro-ataque. Micro-ataque. Ataques especiais: eletrolítico, iônico, oxidação. Principais reagentes e procedimentos. Impressão de Baumann. Métodos de visualização: visual; fotografia; microscopia; óptica. Confecção de réplicas. Superfície de fratura. Análises quantitativas. Métodos de determinação de tamanho de grão (ASTM E 112-96). Método da comparação. Grãos austenítico e ferrítico. Grãos na fratura. Método planimétrico ou de Jeffries. Método da intersecção. Procedimento linear de intersecção ou de Heyn. Procedimento circular simples (Hilliard) ou de 3 círculos (Abrams). Grãos não-equiaxiais. Materiais com multi-fases ou constituintes (ASTM e 1181). Microscopia Eletrônica de Varredura e Transmissão. Difração de raios X. Descrição e Operação do M.E.V.; Sistemas de Detecção e modos de operação do instrumento. Contagem de grãos, porosidades e espaçamentos dendríticos. Visualização de macro e micrografias. Estruturas brutas de fusão: aços-carbono, ferro fundido branco, cinzento, nodular, materiais não-ferrosos, metais puros, materiais não-ferrosos, metais puros, metais puros. Estruturas conformadas: tração, compressão, laminação, tração, compressão, laminação. Estruturas tratadas termicamente, cementação, endurecimento por precipitação, têmpera.

Caracterização de Materiais Metálicos (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução; fatores que influem na seleção dos materiais; ensaios em materiais metálicos relacionados à composição e estrutura; análise térmica e metalográfica; ensaios de conformação plástica; microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, DRX; estudo de casos em análise de falhas.

Ciência dos Polímeros (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Estruturas moleculares, massas molares, configuração e conformação de cadeias poliméricas; termodinâmica de transições primárias e secundárias; comportamento de polímeros em solução; blendas, aditivos e compatibilizações; morfologia cristalina; mecanismos e cinética de cristalização de polímeros; difratometria por DRX e espectroscopia por FTIR; termogravimetria por TGA e mudanças de entalpia por DSC; análise termomecânica por TMA e mecânica dinâmica por DMA.

Controle de Estrutura de Solidificação (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Estruturas cristalinas: introdução. Principais estruturas cristalinas. Estruturas Cristalinas Cúbicas Cúbica Simples (CS), Cúbica de Faces Centradas (CFC), Cúbica de Corpo Centrado (CCC). Estruturas Cristalinas Hexagonais. Hexagonal Simples (HS), Hexagonal Compacta (HC). Direções cristalinas e planos cristalinos. Imperfeições cristalinas. Solidificações de metais: introdução. Principais objetivos do estudo da solidifcação de metais. Análise matemática. Principais métodos desenvolvidos para o estudo da transferência de calor na solidificação de metais. Nucleação e Crescimento: introdução. Nucleação homogênea. Nucleação heterogênea. Principais características de um substrato. Morfologia de crescimento do núcleo sólido. Microestrutura de solidificação: introdução. Microestruturas de metais puros. Microestruturas de metais impuros e ligas binárias monofásicas. Microestruturas de Ligas Binárias Polifásicas-Sistema Eutético, Sistema Peritético. Macroestruturas de Solidificação: introdução. Principais estruturas de Solidificação-Zona Coquilhada, Zona Colunar, Zona Equiaxial Central. Controle de estruturas de solidificação: introdução. Objetivos do controle das estruturas de Solidificação-Zona Coquilhada, Zona Colunar, Zona Equiaxial Central. Métodos e processos de refino de Grão-Processos de refino de Grão Baseados no Método Mecânico, Processos de refino de grão baseados no método químico, Processos de refino de grão baseados no método térmico. Considerações finais.

Desgaste de Materiais (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução; definição de desgaste; generalidades; classificação; mecanismos de desgaste: por adesão, por abrasão, por oxidação, por fadiga superficial, por corrosão, etc.; Projeto para desgaste; materiais resistentes ao desgaste; equipamentos para simulação do desgaste: roda de borracha, CIAT (Continuous Impact and Abrasion Test), etc.

Estruturas de Solidificação (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Considerações iniciais: importância tecnológica do fenômeno da solidificação de metais; coeficiente interfacial de transferência de calor; solidificação unidirecional; macroestruturas de solidificação; transição colunar-equiaxial; microestruturas de solidificação; correlação entre parâmetros térmicos, parâmetros estruturais e propriedades de materiais metálicos.

Fratura (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Resistência teórica dos materiais e estado de tensão e deformação plana. Modos e mecanismo de fratura. Diagrama de análise de falha. Mecânica da fratura linear elástica (K). Mecânica da fratura elasto-plástica (COD e integral J). Mecanismo de fratura frágil. Mecanismo de fratura dúctil.

Metalurgia da Soldagem (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Fluxo de calor em soldagem. Ciclo térmico e repartição térmica. Influências metalúrgicas do ciclo térmico. Reações químicas na soldagem. Tensões residuais. Distorções e fadiga. Defeitos em juntas soldadas. Estudo de casos.

Metalurgia Física (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução. Estrutura de metais. Recuperação, recristalização, e crescimento de grãos. Difusão. Noções gerais sobre ligas: diagramas de fases. Soluções sólidas. Cinética da transformação de fases. Endurecimento por precipitação. Transformações martensíticas.

Materiais Compósitos (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Micromecânica dos materiais compósitos. Fases dispersas e matrizes. Ligação entre fase dispersa e matriz. Fabricação de materiais compósitos. Propriedades mecânicas. Aplicação dos materiais compósitos.

Materiais Poliméricos (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução a polímeros. Classificação de polímeros. Estrutura molecular e pesos molecular. Morfologia e cristalinidade de polímeros. Blendas poliméricas. Reologia e processamento de polímeros. Propriedades mecânicas.

Nanomateriais (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Nanoescalas; superfícies heterogêneas; força capilar e percolação; técnicas envolvendo sol-gel e cristalização supramacromolecular; nanofibras, nanocones e nanotubos; argilas organofílicas e nanoapatitas; preparo de amostras para microscopias, difratometria e ressonância magnética.

Processamento de Polímeros (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Matéria prima; Reologia; extrusão; injeção de termoplásticos; moldes para injeção; sopro e rotomoldagem.

Processos de Soldagem (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução (importância, definição e classificação dos processos de soldagem ao arco voltaico). Higiene e segurança na soldagem. Fenômenos físicos do arco voltaico (transferências de carga elétrica e de metal; estabilidade do arco). Processos convencionais de soldagem a arco voltaico (eletrodos revestidos, arco submerso, eletroescória, MIG, MAG, arame tubular e TIG). Processos de alta densidade de energia (soldagem a plasma, a laser e electron beam). Produção, consumo e rendimento em soldagem. Estudo de casos.

Solidificação dos Metais (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução. Redistribuição de soluto na solidificação de ligas. Transferência de calor na solidificação. Solidificação de ligas polifásicas. Correlação entre parâmetros térmicos e estruturas de solidificação. Segregação e defeitos. Estado atual e novas tendências de pesquisa em solidificação.

Técnicas Experimentais em Solidificação de Metais e Ligas (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Conceitos e aplicações do processo de solidificação; sistemas de solidificação: vertical ascendente, vertical descendente e horizontal; correlação entre parâmetros térmicos e estruturas brutas de fusão com propriedades mecânicas; técnicas experimentais tradicionalmente; utilizadas na solidificação de metais e ligas: obtenção de curvas de resfriamento, mapeamento térmico em sistemas metal-molde considerando a solidificação unidirecional, determinação experimental da cinética da solidificação e obtenção dos parâmetros térmicos (velocidade da isotermas liquidus, gradiente de temperatura, taxa de resfriamento e tempo local de solidificação); emprego de Softwares para tratamento de dados da cinética de solidificação: Orign e Exel; Caracterização da estrutura bruta de fusão através de técnicas tradicionais de metalografia: obtenção e quantificação das estruturas de solidificão em níveis macro e microestrutural; emprego de Softwares especializados em caracterização e quantificação Microstrutural (Image Tool e Image J); aplicação de modelos matemáticos previstos na literatura para crescimentos dendríticos.

Tópicos Especiais em Materiais e Processos (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Disciplina abordando assuntos diversos, segundo o interesse e a demanda de temas regionais.

Transformação de Fase (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução: conceitos gerais, estados de equilíbrio, estrutura dos materiais metálicos. Termodinâmica do equilíbrio de fases: introdução, energia livre, equilíbrio em sistemas com composição variável, sistemas com composição variável, sistemas com um componente, regra das fases, alotropia ou diagramas de fases. Introdução: sistemas isomorfos-solução ideal, diagrama de fases de um sistema ideal, solidificação em equilíbrio, determinação das linhas líquidus e solidus em sistemas ideais, energia livre de soluções não ideais; sistemas de dois componentes-sistema eutético, sistemas semelhantes ao peritético, sistemas complexos. Difusão atômica: introdução, equação do fluxo atômico (primeira lei de Fick), difusão atômica em regime permanente, difusão atômica em regime transiente (segunda lei de Fick), mecanismo de movimentos atômicos, equação do coeficiente de difusão, difusão atômica em ligas binárias em que os dois elementos se deslocam. Solubilização e precipitação: introdução, endurecimento por precipitação, mecanismos de endurecimento, fatores que influem na precipitação, precipitação duplex. Sistema Ferro-Carbono: diagrama de equilíbrio ferro-carbono, transformações isotérmicas, transformações com resfriamento contínuo, fatores que influenciam as curvas TTT, decomposição da austenita, considerações finais.

Usinabilidade dos Materiais (4 créditos, 60 horas)

Ementa: Introdução à usinagem dos materiais; geometria e cinemática dos processos de usinagem; usinabilidade dos materiais: definição e cálculo do índice de usinabilidade, usinabilidade das ligas de alumínio, usinabilidade do aço, usinabilidade do ferro fundido, usinabilidade de polímeros, cerâmicos e compósitos, ligas resistentes ao calo; ensaios de usinabilidade dos metais.

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