DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Técnicas de Análise de Materiais - EF+EB

Ano letivo: 2007-2008
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
2003195226pt *)

*) N.B.  if there are students who do not speak Portuguese the language is English.

Learning goals
O objectivo desta disciplina é a familiarização dos alunos com um conjunto de técnicas de
caracterização de materiais. Para cada uma das técnicas estudadas serão apresentados os
princípios teóricos, o funcionamento dos equipamentos e as suas aplicações e limitações. Os
alunos deverão desenvolver competências que lhes permitam seleccionar um conjunto de
técnicas experimentais de caracterização, para a resolução um problema real. Pretende-se
dotar a disciplina de uma elevada vertente experimental, devendo os alunos realizar trabalhos
laboratoriais de iniciação a diversas técnicas de caracterização de materiais, com apresentação
de relatório e discussão final, focando as seguintes etapas: preparação de amostras, observação
e aquisição de dados, análise da informação adquirida.
Syllabus
1. Introdução.
Classificação das técnicas de caracterização de materiais.
Metais e ligas metálicas. Diagramas de equilíbrio binários. Diagrama de equilíbrio Fe-C.
Diagramas de arrefecimento fora de equilíbrio. Tratamentos térmicos e superficiais.
2. Técnicas de preparação de amostras
3. Técnicas de caracterização mecânica de materiais.
4. Microscopia óptica metalográfica.
5. Microscopia electrónica de varrimento (SEM) e de transmissão (TEM).
6. Espectroscopia Mossbäuer.
7. Técnicas de análise de materiais baseadas na difracção de raios X (XRD).
Dosagem de fases cristalinas e determinação de tensões por difracção de raios X.
8. Técnicas de análise da composição química.
Microanálise por sonda electrónica (EDS, WDS).
Espectrometria de massa de iões secundários (SIMS, SNMS).
9. Outros métodos espectroscópicos utilizados em análise química e estrutural de materiais.
Espectrometria de fotoelectrões (XPS) e de electrões Auger (AES).
10. Técnicas de caracterização térmica de materiais.
Dilatometria. Termogravimetria (TG).
Análise térmica diferencial (ATD). Calorimetria diferencial de varrimento (DSC).
Prerequisites
Física da Matéria Condensada.
Generic skills to reach
. Competence in information management;
. Critical thinking;
. Adaptability to new situations;
. Quality concerns;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
. Competence to solve problems;
. Capacity of decision;
. Competence for working in group;
. Planning and managing;
. Research skills;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures24
theory-practical classes6
laboratory classes30
total of teaching hours60

Assessment
Laboratory or field work60 %
Exam40 %

Bibliography of reference
- J.P. Eberhart, Analyse structurale et chimique des matériaux
Dunod, 1997
- J.P. Sibilia, A guide to materials characterization and chemical analysis
Wiley, 1996
- R.W. Cahn, E. Lifshin, Concise Encyclopedia of Materials Characterisation
Pergamon, 1993
- Metals Handbook, Volume 9 - Metallography and Microstructures, 9a edição
ASM, 1985
- J. Lu, Handbook of Measurement of Residual Stresses
Society for Experimental Mechanics, Fairmont Press, 1996
- W.W. Wendlandt, Thermal Analysis,
John Wiley & Sons, 1986
- Apontamentos do professor
Teaching method
Apresentação teórica dos diferentes tópicos, ilustrada com alguma resolução de
problemas, para compreensão dos procedimentos de análise, e com uma forte
componente laboratorial, para familiarização com os equipamentos e técnicas de análise
de materiais. Serão efectuadas visitas a laboratórios de investigação ou a laboratórios
industriais de referência, onde os alunos possam acompanhar a aplicação de algumas das
técnicas de análise estudadas.

Um conjunto de amostras será analisado pelos alunos, em grupos de 2/3 elementos, por
diversas técnicas de caracterização. Este estudo incluirá sempre as seguintes etapas:
preparação de amostras, observação e aquisição de dados, análise da informação
adquirida. No final do semestre será entregue um relatório que englobará as várias
técnicas usadas, onde os resultados obtidos pelas diferentes técnicas deverão ser
cruzados, de modo a obter o máximo de informação sobre as amostras estudadas. Os
grupos farão uma apresentação oral e uma defesa do seu relatório.

A nota final será obtida da seguinte forma: (i) trabalhos laboratoriais de iniciação a
diversas técnicas de caracterização de materiais, com relatório e discussão, 60% da nota
final; (ii) exame final, 40% da nota final.
Resources used
Laboratórios de análise e ensaio de materiais.