Conhecimentos de Base Recomendados

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Objetivos

O objetivo fundamental da unidade curricular é o desenvolvimento de competências que permitam ao estudante entender as propriedades e comportamentos dos diversos materiais, à luz da sua microestrutura e características físico-químicas. O estudante deve adquirir competências que lhe permita analisar o comportamento dos materiais, de forma organizada e sistemática, permitindo-o prever comportamentos esperados de classes de materiais.

O estudante deverá ainda adquirir as seguintes competências:

Conhecer as propriedades e comportamentos esperados das ligas ferrosas, nomeadamente das ligas de aço-carbono, dos ferros fundidos e dos aços ligados, bem como das ligas não ferrosas.

Entender a influência da micro-estrutura e composição química nas características e aplicações dos polímeros e dos cerâmicos.

Saber diferenciar os diversos materiais compósitos e respectivo reforço de propriedades, identificando-as como resultante da natureza química, estrutural e tipo de reforço dos componentes.

Métodos de Ensino

Nas aulas teóricas os conceitos fundamentais são leccionados por exposição, utilizando meios audiovisuais, sendo resolvidos alguns problemas ilustrativos, para estimular o raciocínio e o espírito crítico dos estudantes. Nas aulas TP os estudantes resolvem individualmente e de forma autónoma exercícios propostos. De notar que o tempo de orientação tutorial (parte do horário de dúvidas), para os estudantes resolverem exercícios extra ou trabalhos/projectos.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Fundamentos: Estrutura cristalina e geometria dos cristais; Defeitos cristalinos; Difusão em sólidos porosos; Diagrama de fase (revisão).


2. Propriedades mecânicas: Tipo de deformações; Teste de dureza; Deformação plástica; Fratura; Fadiga; Fluência; Flexão; Processos de enformação de metais e ligas.


3. Outras propriedades: Propriedades elétricas; Propriedades térmicas; Propriedades óticas.


4. Polímeros: Polimerização; Classificações dos polímeros; Estrutura dos termoplásticos; Defeitos dos polímeros; Efeito da temperatura; Propriedades mecânicas; Os elastómeros; Outras propriedades; Aplicações.


5. Metais e ligas: Ferrosos - Aço-carbono; Aços ligados; Ferros fundidos. Ligas não ferrosas - Ligas de alumínio; Ligas de cobre.


6. Cerâmicos: Preparação e conformação; Tratamentos térmicos; Propriedades mecânicas; Exemplos.


7. Compósitos: Definições; Compósitos reforçados por partículas e por fibras; Compósitos estruturais; Exemplos

Demonstração de conteúdos

Considerando o objetivo fundamental da unidade curricular esta foi dividida em duas grandes partes, uma de natureza geral, onde se lecionam os fundamentos, e outra de natureza específica onde se aplicam esses fundamentos ao estudo de cada classe de material.
Os capítulos 1º, 2º e 3º pretendem introduzir conceitos gerais, aplicáveis a todo o tipo de materiais, de uma forma organizada e sistemática, em especial no que se refere às propriedades mecânicas, térmicas, elétricas, óticas, entre outras, bem como ao estudo da microestrutura dos materiais sólidos e a sua influência no seu comportamento geral.
Os capítulos básicos anteriores vão permitir uma análise mais aprofundada, coerente e sistemática de cada classe de materiais, sendo cada uma destas profundamente analisadas nos capítulos 4º, 5º, 6º e 7º, no que se refere aos materiais poliméricos, os metais e as ligas, aos cerâmicos e aos compósitos, respetivamente.
Pretende ainda desenvolver-se o uso da língua inglesa.

Demonstração da metodologia

O objetivo essencial desta unidade curricular é permitir que os estudantes adquiram conhecimentos básicos de Ciência dos Materiais, que lhes possibilitem entender as propriedades e comportamentos dos diferentes tipos de materiais.
Estes conteúdos básicos para serem apreendidos com rigor pelos estudantes deverão ser lecionados de forma sólida e consistente, necessitando para o efeito que os conceitos básicos, as propriedades e comportamentos dos diferentes materiais sejam organizadas e sistematizados, sendo necessário alguma abstração nestes conteúdos. Consequentemente, é necessário que estes conteúdos sejam lecionados por exposição em aulas teóricas, onde os termos também serão apresentados em inglês. Para que os conhecimentos sejam consolidados é necessário que um número apreciável de resoluções de exercícios e problemas aplicados sejam realizados pelo docente e individualmente pelos estudantes, sendo esta a razão para que um número significativo de aulas de natureza prática seja concretizado. Finalmente, a consolidação destes conceitos é efetuada através da realização de experiências laboratoriais, análise desses resultados e apresentação dos respetivos relatórios. Esta parte fundamental da lecionação destas matérias será efetivada na unidade curricular de laboratórios desse semestre (Laboratório de Tecnologias do Petróleo IIA e IIB).

Docente(s) responsável(eis)

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Bibliografia

Donald R. Askeland, Pradeep P. Phulé; The Science and Engineering of Materials, Thomson , 2006. ISBN: 0495288822
William F. Smith; Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais, McGraw Hill, 1998. ISBN: 9728298684
ASHBY, Michael, JONES, D. R., J.K.; Engineering Materials: An Introduction to Microstructures, Processing and Design, Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN: 0750663812
William D. Calister, Jr., David G. Rethwisch; Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma Introdução, Nova Guanabara, 2007. ISBN: 9788521621249
H.K.D.H. Bhadeshia, R.W.K. Honeycomb; Steels: Microstructure and Properties, CIMA Publishing, 2006. ISBN: 0750680849
J.A. Brydson; Plastics Materials, Butterworth-Heinemann, 2004. ISBN: 750641320
Erik Lokensgard ; Industrial Plastics: Theory and Applications, Thomson Delmar Learning, 2004. ISBN: 1401804691