imperfeições karla

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Ciências dos materiais

IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS

Introdução

  • As propriedades de alguns materiais são profundamente influenciadas pela presença de imperfeições

  • Todos os materiais apresentam um grande número de defeitos e imperfeições em suas estruturas cristalinas.

  • Características específicas são obtidas através da introdução de quantidades controladas de defeitos específicos.

Defeito cristalino

  • Defeito cristalino é uma irregularidade na rede tendo uma ou mais de suas dimensões da ordem de um diâmetro atômico

  • São classificados de acordo com a sua geometria:

    • Defeitos pontuais
    • Defeitos lineares
    • Defeitos interfaciais

Defeitos pontuais Lacunas

  • O defeito pontual mais simples é a lacuna (do inglês: vacancy), ou seja a ausência de um átomo em uma posição atômica originalmente ocupada por um átomo.

  • As lacunas constituem O ÚNICO tipo de defeito que está em equilíbrio com o cristal

Defeitos pontuais Auto-interticial

  • É um átomo do cristal posicionado em uma sítio intersticial, que em circunstâncias normais estaria vago.

  • Os defeitos auto-intersticiais causam uma grande distorção do reticulado cristalino a sua volta.

Defeitos pontuais Impureza nos sólidos Soluções sólidas

  • SOLUÇÃO SÓLIDA: ocorre quando a adição de átomos do soluto não modifica a estrutura cristalina nem provoca a formação de novas estruturas.

  • SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL : os átomos de soluto substituem uma parte dos átomos de solvente no reticulado.

      • Exemplos: latão (Cu e Zn), bronze (Cu e Sn), monel (Cu e Ni).
  • SOLUÇÃO SÓLIDA INTERSTICIAL: os átomos de soluto ocupam os interstícios existentes no reticulado.

      • Exemplo: carbono em ferro.

Imperfeições diversas Discordâncias

  • Uma discordância é um defeito cristalino linear no qual diversos átomos estão desalinhados e conseqüentemente provocam uma distorção na estrutura cristalina

  • Toda a teoria de deformação e endurecimento de metais é fundamentada na movimentação de discordâncias.

Imperfeições diversas Discordância aresta ou cunha ("edge dislocation")

  • Características principais: Pode ser entendida como um plano extra de átomos no reticulado que provoca uma imperfeição linear

  • Na discordância em cunha o vetor de Burgers é perpendicular a linha de discordância (plano extra)

Imperfeições diversas Discordância espiral ou helice("screw dislocation")

  • A discordância em hélice pode ser imaginada como sendo o resultado da aplicação de uma tensão de cisalhamento. O vetor de Burgues é paralelo a linha de discordância A-B.

Imperfeições diversas Discordância mista

  • Na verdade os materiais metálicos só apresentarão discordâncias mistas, entretanto como estas discordâncias são complexas, é mais fácil estuda-las como misturas de discordâncias de discordâncias em cunha e hélice.

Imperfeições diversas Discordâncias

  • Todos os materiais cristalinos contêm algumas discordâncias que foram introduzidas durante a:

    • solidificação
    • deformação plástica
    • tratamento térmico
  • As discordâncias estão envolvidas na deformação plástica dos materiais cristalinos.

Defeitos interfaciais

  • São contornos bidimensionais que separam duas regiões que possuem diferentes estruturas cristalinas e/ou orientações cristalográficas. Os principais defeitos são:

    • Superfícies externas
    • Contornos dos grãos
    • Contornos das maclas

Defeitos interfaciais Superfícies externas

  • Átomos da superfície:

    • Apresentam ligações químicas insatisfeitas
    • Não estão ligados ao número máximo de vizinhos próximos
    • Estado de energia mais elevado que os átomos do núcleo.
  • A redução desta energia adicional (tudo tende a menor energia) é obtida pela redução da área superficial.

Defeitos interfaciais Contornos de grãos

  • São superfícies que separam dois grãos ou cristais com diferentes orientações.

    • Ângulo de desalinhamento é pequena: sub-grão
    • Ângulo de dasalinhamento grande: contorno de grão
  • Assim como na superfície os contornos de grãos não estão ligados com o número máximo de átomos, possuindo mais energia. Essa energia provoca os seguintes fenômenos:

    • Mais reativos quimicamente
    • Crescimento dos grãos em altas temperaturas
    • Acumulo de impurezas.

Defeitos interfaciais Contornos de maclas

  • As maclas são um tipo especial de contorno de grão no qual existe uma simetria especular, ou seja, os átomos de um lado do contorno estão localizados em uma posição que é a posição refletida do outro lado. Podem surgir devido a:

    • Forças de cisalhamento (maclas de deformação) – CCC ou HC
    • Tratamento térmico de recozimento (maclas de recozimento) - CFC

DEFEITOS INTERFACIAIS DIVERSOS

  • Falhas de empilhamento: interrupção na seqüência de empilhamento ABCABCABC... dos planos compactos

  • Contornos de fases: existem em materias com múltiplas fases, através dos quais há uma mudança repentina nas características físicas e/ou químicas.

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