Classificação do Material de Engenharia

O material nada mais é do que uma matéria de substância usada para criar uma determinada coisa. Materiais de engenharia são os materiais utilizados para a aplicação de obras de engenharia. Com base nas propriedades mecânicas, físicas, químicas e de fabricação, os materiais são selecionados de acordo com a aplicação.

As propriedades mecânicas dos materiais são resistência (compressão ou tração), tenacidade, rigidez, elasticidade, plasticidade, ductilidade, fragilidade e dureza. As propriedades físicas dos materiais são densidade, condutividade (térmica ou elétrica), acústica (transmissão ou absorção de som), óptica, combustibilidade. As propriedades químicas dos materiais são composição (óxido ou composto), acidez ou alcalinidade, corrosão por intemperismo.

As propriedades de fabricação dos materiais são fundibilidade, classificação de usinabilidade, velocidades de usinagem e avanços e para fins de dimensionamento de forma e tamanho.

A seleção do material para a aplicação de funcionamento necessária é baseada em alguns dos seguintes fatores:

1. Esforços aos quais a peça de trabalho ou componente estará sujeito.
2. Resistência à corrosão.
3. Temperatura, resistência ao desgaste.
4. Flexibilidade e rigidez.
5. Facilidade do processo de fabricação.
6. Custo-benefício para o desenvolvimento do produto.
7. Disponibilidade do material.

Classificação do material de engenharia:

Dependendo da natureza da substância, os materiais são classificados como

1. Metais e ligas
2. Metais ferrosos
3. Metais não ferrosos
4. Não-metais
5. Cerâmica
6. Polímeros
7. Compostos
8. Semicondutores
9. Biomateriais

1.METAIS E LIGAS:

Os materiais metálicos são combinações de elementos metálicos.

A propriedade mais proeminente dos metais é que os elétrons não são localizados, ou seja, no arranjo atômico, os elétrons de valência externa não pertencem ao átomo individual, mas sim a todo o volume do material. Por isso, são bons condutores de carga elétrica e térmica.

Os metais têm aparência brilhante. Na temperatura normal, a maioria dos materiais está no estado sólido, mas alguns metais, como o mercúrio, estão no estado líquido.

Com base na presença de metais com teor de ferro são nomeados como

1. Metais ferrosos
2. Metais não ferrosos

Metais ferrosos:

O conteúdo primário de metais ferrosos é ferro e carbono. Os metais ferrosos são magnéticos e são vulneráveis ​​à ferrugem quando expostos à umidade. O ferro forjado não enferruja devido à pureza e o aço inoxidável devido à presença de cromo.

Ex.:ferro, aço, etc.

Devido à sua propriedade magnética, os metais ferrosos são usados ​​em motores e aplicações elétricas.



Metais não ferrosos:

O ferro não é o conteúdo primário. Devido à não presença de ferro, esses metais possuem alta resistência à ferrugem e corrosão e não são magnéticos.

Ex:cobre, latão, alumínio, tungstênio, chumbo, zinco, ouro, etc.

Liga:

Liga é uma combinação de dois ou mais metais. É nomeado com base no caráter de ligação metálica. É de liga de metal ferroso de dois tipos e liga de metal não ferroso. O ferro fundido é uma liga feita de ferro, carbono e silício. Latão é uma liga de cobre e zinco.

Formulários:

1. Devido à sua resistência e capacidade de esterilização em altas temperaturas, os metais são usados ​​como agulhas, lâminas cirúrgicas.
2. Devido à sua resistência e capacidade de suportar pesos pesados, metais como ferro e aço são usados ​​na construção.
3. Metais como ouro, prata, platina etc. são usados ​​em joias.
4. Os metais são usados ​​em máquinas e automóveis, pois podem suportar altas temperaturas, pressões e cargas de trabalho.
5. Alumínio e titânio desempenham um papel importante na categoria de peso leve para ligas de aeronaves.
6. Tungstênio é usado em aplicações de alta temperatura.

2. CERÂMICA:

Uma partícula ou fibrosa que é usada em termos de fabricação de produtos cerâmicos. As cerâmicas têm estrutura atômica regular e estrutura cristalina. As cerâmicas são principalmente óxidos, nitretos e carbonetos. São materiais não condutores, devido a sua propriedade isolante são utilizados como isolantes. Eles são muito duros e quebradiços na natureza.

Ex:alumina, sílica, carboneto de silício, diamante, tijolos, etc.

Formulários:

1. Devido à resistência à compressão, os tijolos são usados ​​na construção
2. Por causa de seu bom isolamento térmico, os ladrilhos cerâmicos são usados ​​em fornos.
3. Algumas cerâmicas são transparentes ao radar e outras ondas eletromagnéticas são usadas em radomes e transmissores.
4. As cerâmicas de vidro têm capacidade para altas temperaturas, por isso são usadas em equipamentos ópticos e isolamento de fibra.
5. Alumina, sílica, carboneto de silício são usados ​​na fabricação de ferramentas.
6. O diamante é usado em ornamentos e aplicações de ferramentas de corte.

3. POLÍMEROS:

Polímeros têm estrutura de molécula de cadeia de carbono como átomos de espinha dorsal. Eles são compostos principalmente de materiais orgânicos resistentes. São materiais de baixa densidade e também flexíveis. Em alguns casos, os polímeros não são flexíveis.

Os polímeros não são usados ​​apenas como materiais estruturais, eles podem ser usados ​​como fibras e resinas na matriz de materiais compósitos.

Ex:poliéster como fibras, resinas fenólicas e epóxidos.

Os elastômeros também são polímeros, mas são considerados separadamente devido ao seu design específico para determinados fins, como absorção de choque e vibração.

Polímeros naturais:

Ex:lã, seda, DNA, celulose, proteínas, etc.

Polímeros sintéticos:

1. Termoplásticos
2. Plásticos termofixos

Ex:nylon, polietileno, poliéster, teflon, epóxi, baquelite, etc.

Formulários:

1. O polietileno é usado para fazer bolsas de transporte.
2. O polipropileno é usado para fabricar produtos resistentes a altas temperaturas, como mamadeira.
3. Poliéter éter cetona e polietileno cetona são usados ​​no conceito de garrafa de água mineral.
4. O policarbonato é usado para fazer polímeros de alto desempenho, como polímeros transparentes
5. A polianilina é um polímero condutor.
6. Baquelite usada para fazer materiais isolantes.

4. COMPOSTO:

Material compósito é a composição de dois ou mais materiais constituintes com propriedades físicas e químicas diferentes para produzir um material de característica diferente.

O material compósito pode ser tanto metais ou metal e cerâmica ou metal e polímero, dependendo do requisito de aplicação, a combinação é feita.

Ex:madeira, concreto, fibra de vidro, CFRP (plástico reforçado com fibra de carbono), GFRP (plástico reforçado com fibra de vidro), etc.

Formulários:

1. CFRP e GFRP são usados ​​para peças de carroceria automotiva.
2. CRPF e compostos de favo de mel são usados ​​para chassis.
3. Alguns tanques de combustível são feitos de fibra reforçada com Kevlar.
4. Os termofixos reforçados são usados ​​no sistema de molas e amortecedores.
5. Plástico reforçado com fibra de vidro tem sido usado em cascos de barcos, varas de pescar, raquetes de tênis, capacetes, arcos e flechas.

5. SEMICONDUTORES:

Semicondutor é um material condutor intermediário. Sua condutividade não é alta como metais e baixa como materiais cerâmicos isolantes. Nesses materiais, a resistência diminui à medida que sua temperatura aumenta.

A estrutura atômica exclusiva permite controlar a condutividade.

Ex:silício, germânio, arseneto de gálio, selênio, etc.

Formulários:

1. O arseneto de gálio é amplamente utilizado em dispositivos de amplificação de sinal fraco, alto ganho e baixo ruído.
2. Um dispositivo semicondutor pode desempenhar a função de um tubo de vácuo com centenas de vezes o seu volume.

6. MATERIAIS DE BIO:

Os biomateriais são materiais não viáveis, por exemplo:alumina, zircônia, titânio, tântalo, nióbio, carbono, etc.

Formulários:

1. Os metais são usados ​​na medicina para curar qualquer doença por deficiência de micronutrientes em humanos e animais, como o ferro faz parte da hemoglobina, uma biomolécula que pode ser usada como sulfato ferroso para curar algumas formas de anemia.
2. Implantes no corpo para reparar ou substituir o tecido danificado.

OBSERVAÇÃO:

Em materiais compósitos o próprio nome indica como composto=> composição, é a composição de dois ou mais materiais.

Em semicondutores, o próprio nome indica como semi (meio) e condutor (condutor)

A diferença entre uma liga e um compósito é que o compósito é um reforço de outro material. Considerando que a liga é uma combinação (mistura) de ambos ou o número necessário de materiais na quantidade necessária de acordo com o produto necessário.

Tanto os semicondutores quanto os biomateriais são substitutos de metais, cerâmicas e polímeros nos locais necessários.