Defeitos cristalinos. (monocristais) Ponto. Superfície

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1 [7] Defeitos cristalinos 1> Ligações atômicas propriedades resistência teórica (monocristais) causa da discrepância > resistência experimental defeitos cristalinos Ponto Defeitos cristalinos Linha Superfície

2 Classificação dos defeitos pontuais: lacunas intersticial substitucional (pequeno) substitucional (grande) Frenkel (iônicos) Schottky (iônicos) 2>

3 Concentração de defeitos pontuais: Número de defeitos Energia de ativação [ev/átomo] Temperatura [K] Número de sítios (posições de rede) Constante de Boltzmann 8, ev/(átomo K) Exemplo: calcule a quantidade de lacunas em 1m 3 de cobre a 1000 C. Átomo Átomo Átomos/mol N D = 2, , N D = 2, lacunas P/ Átomo.K sítios 3>

4 4> Solução sólida substitucional exemplos: 1) Rubi: contaminação do Al 2 O 3 -α por Cr 2 O 3 2) Safira: contaminação do córindon por íons Co 3+ 3) Semicondutor P: silício dopado com boro (3e) 4) Semicondutor N: silício dopado com fósforo (5e)

5 Solução sólida substitucional: ligas metálicas Cobre + zinco (latão) Cobre + níquel (monel) Cobre + estanho (bronze) Limite de solubilidade: depende do valência, tamanho e estrutura cristalina dos átomos envolvidos 5>

6 Solução sólida substitucional: Porcentagem em peso (%p) Porcentagem atômica (%at) Exemplo: Uma liga Pb-Sn para soldagem contém aproximadamente 60% peso de estanho. Calcule as % atômicas. Dados: massa atômica Sn = 118,7g/mol; Pb = 207,2g/mol Base de cálculo: 100g de liga 60g de Sn e 40g de Pb Estanho (Sn) (6,02 10 ) = 0,5055 (6,02 10 ) 118,7 Chumbo (Pb) (6,02 10 ) = 0,1930 (6, ) 207,2 23 Total de átomos: (0, ,1930) (6,02 10 ) = 0,6985 (6, ,5055 0,1930 Sn (%at) = = 0,724 Pb (%at) = = 0, 276 0,6985 0, ) 6>

7 Solução sólida intersticial: ocupação de vazios na célula unitária Exemplo: átomos de carbono em ferro Interstícios octaédricos CCC Interstícios tetraédricos CCC Solubilidade máxima C na ferrita a 723 C: 0,02%p 7>

8 Solução sólida intersticial: ocupação de vazios na célula unitária Exemplo: átomos de carbono em ferro Interstícios octaédricos CFC Interstícios tetraédricos CFC Solubilidade máxima C na austenita a 1150 C: 2,0%p 8>

9 Defeitos de linha (discordâncias): define em um plano atômico específico a interface entre uma região deformada e outra não deformada. Vetor de Burgers (b): define a movimentação dos planos atômicos segundo um sistema de deslizamento 9>

10 Discordâncias: Defeitos cristalinos Vetor de Burgers (b): define o deslocamento entre planos atômicos cunha ou aresta: vetor de Burgers discordância hélice ou helicoidal: vetor de Burgers // discordância 10>

11 Discordâncias: Defeitos cristalinos Vetor de Burgers (b): define o deslocamento entre planos atômicos cunha ou aresta: vetor de Burgers discordância Vetor de Burgers, b hélice ou helicoidal: vetor de Burgers // discordância 11>

12 Defeitos de superfície: falhas de empilhamento contornos de macla contornos de (sub)grão Falhas de empilhamento metais CFC / HC Descontinuidade na sequência de empilhamento dos planos compactos = falha de empilhamento (stacking fault) HC: ABABA... CFC: ABCABC... 13>

13 Contornos de macla: CCC: (112)[111] CFC: (111)[112] HC: (1012)[1011] microestrutura de liga Cu-Zn 14>

14 Contornos de subgrão: pequeno desajuste cristalográfico entre regiões vizinhas, resultante do alinhamento de discordâncias Grão 2 b θ CSG CSG em cristal de germânio (1000X) Grão 1 D = b/θ 15>

15 16> Contornos de grão: grande desajuste cristalográfico entre regiões vizinhas aplicação de inoculantes em fundidos de alumínio para evitar macrogrãos

16 Contornos de grão: revelação por ataque metalográfico observação por microscópio ótico Revelação da microestrutura por microscopia ótica longitudinal transversal normal Microestrutura ferrítico-perlítica em uma tira a quente comercial (aço ARBL) 17>

17 18 Bibliografia: Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1970, pp Guy, A. G. Ciência dos Materiais. LTC/Edusp, São Paulo, 1980, pp Dieter, G. E. Metalurgia Mecânica. Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1981, pp Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I Permitida a impressão e divulgação.