Diagramas de Equilíbrio

Código:

L.EMAT013

Sigla:

DE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciência e Tecnologia de Materiais

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EMAT	43	Plano Oficial do ano letivo 2021	2	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

O conhecimento e a compreensão dos Diagramas de Equilíbrio de fases são essenciais para a Engenharia de Materiais uma vez que as propriedades de um material são determinadas pela sua microestrutura que, por sua vez, é controlada pelo percurso térmico da liga. Os Diagramas de Equilíbrio de fases são a fundação para a realização da investigação básica em materiais, em áreas tão diferentes como a solidificação, crescimento de cristais, ligações, reações no estado sólido, transformações de fase, oxidação, etc. Por outro lado, os diagramas de equilíbrio de fases são também um roteiro para o design de materiais e otimização do seu processamento, servindo como ponto de partida para a manipulação das variáveis do processamento no sentido de alcançar a microestrutura pretendida.

O objetivo desta unidade curricular é permitir aos estudantes adquirir os conhecimentos necessários à interpretação dos diagramas de equilíbrio de fases, compreender as transformações de fases e interpretar a evolução microestrutural das ligas. Apesar da maioria dos diagramas se referirem ao estado e microestruturas de equilíbrio, também são úteis para a compreensão das estruturas fora de equilíbrio, frequentemente mais interessantes que as de equilíbrio devido às propriedades alcançadas. Os materiais de interesse estendem-se dos monocomponentes aos multicomponentes. Embora muitos dos sistemas industriais de interesse possam ser adequadamente representados por diagramas de equilíbrio binários, diagramas ternários ou de ordem superior são frequentemente necessários para a compreensão de sistemas mais complexos, tais como algumas ligas industriais, escórias ou materiais cerâmicos.

Resultados de aprendizagem e competências

Esta unidade curricular permitirá aos estudantes:
1) compreender as bases científicas dos diagramas de equilíbrio de fases;
2) conhecer as relações entre a composição química, a temperatura e a composição fásica, sendo capazes de aplicá-las aos mais variados sistemas;
3) possuir os conhecimentos básicos sobre a formação das microestruturas e da sua influência sobre as propriedades dos materiais;
4) usar os diagramas de equilíbrio de fases como ponto de partida para o estabelecimento da evolução microestrutural dos materiais com a variação da temperatura.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

São pré-requisitos da unidade curricular conhecimentos de Química I e II, e Engenharia de Materiais I e II.

Programa

Introdução
- A regra das fases de Gibbs.

Diagramas de equilíbrio unários
- Alotropia.

Diagramas de equilíbrio binários
- Sistemas isomorfos;
- Regra da alavanca;
- Reações invariantes (eutética, eutectoide, monotética, peritética, metatética, peritectoide e sintética);
- Transformações congruentes;
- Diagramas de equilíbrio binários complexos.

Diagramas de equilíbrio ternários
- O modelo espacial ternário;
- Linhas e triângulos conjugados;
- Sistemas isomorfos;
- Reações monovariantes (eutética e peritética);
- Reações invariantes (eutética, quase-peritética e peritética);
- Fases intermédias (fusão congruente e incongruente);
- Imiscibilidade no estado líquido;
- Diagramas de equilíbrio ternários complexos.

Modelização termodinâmica
- Conceitos base;
- Principais métodos computacionais.

Bibliografia Obrigatória

Rhines, Frederick N.; Phase Diagrams in Mettalurgy
D. R. F. West; Ternary equilibrium diagrams. ISBN: 0412493101
A. Prince; Alloy phase equilibria

Bibliografia Complementar

Saunders, N.; Calphad. ISBN: 0-08-0421296
João Lopes Baptista, Rui Ferreira e Silva; Diagramas de fases. ISBN: 972-8021-72-0
Zhao Ji-Cheng 340; Methods for phase diagram determination. ISBN: 978-0-08-044629-5

Observações Bibliográficas

Como complemento à bibliografia indicada, serão colocados nos conteúdos da UC um conjunto de apresentações elaboradas pelo docente.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas de exposição, seguidas da apresentação e discussão de exemplos práticos que permitam uma melhor compreensão dos conceitos lecionados.
Apresentação e resolução de problemas-tipo; colocação de problemas e questões que os estudantes procuram resolver em pequenos grupos. O docente acompanha a resolução, esclarecendo as dúvidas que vão surgindo de forma a desenvolver as competências dos estudantes na resolução de problemas de Engenharia.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de materiais

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	110,00
Frequência das aulas	52,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Em unidades curriculares sem componente laboratorial, este conceito não se aplica.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final terá por base o resultado obtido no exame, sem consulta, que terá lugar no final do semestre.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A avaliação de casos especiais compreende a realização de um exame escrito sem consulta.

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação pressupõe a inscrição na época de recurso.