ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS

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1 ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS 1

2 CONCEITOS FUNDAMENTAIS Materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade com que os seus átomos ou íons estão arranjados um em relação ao outro. Material cristalino é aquele em que os átomos estão arranjados de maneira repetida ou periódica por longas distâncias atômicas. Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros formam estruturas cristalinas em condições normais de solidificação. Algumas propriedades dos sólidos cristalinos dependem da estrutura cristalina do material. 2

3 Célula unitária mostrando os eixos (x,y e z), os comprimentos axiais (a,b e c) e os ângulos entre os eixos, e. 3

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5 5

6 CCC CÚBICA DE CORPO CENTRADO R é o raio atômico 2 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA. 6

7 ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS 7

8 CFC CÚBICA DE FACES CENTRADAS 4 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA. 8

9 HC HEXAGONAL COMPACTA 6 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA. 9

10 ASSUNTO IMPERFEIÇÕES CRISTALINAS - Defeitos pontuais - Defeitos de linha (discordâncias) - Defeitos de interface (contorno de grão, superfície externa) - Defeitos volumétricos (inclusões, precipitados) 10

11 O QUE É UM DEFEITO? É uma imperfeição ou um "erro" no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. Podem envolver uma irregularidade na posição dos átomos no tipo de átomos O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado. 11

12 IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS Apenas uma pequena fração dos sítios atômicos são imperfeitos. Menos de 1 em 1 milhão Mesmo sendo poucos eles influenciam muito nas propriedades dos materiais e nem sempre de forma negativa. 12

13 IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS DEFEITOS PONTUAIS 13

14 VACÂNCIAS OU VAZIOS Envolve a falta de um átomo. São formados durante a solidificação do cristal ou como resultado das vibrações atômicas (os átomos deslocam-se de suas posições normais.) 14

15 INTERSTICIAIS Envolve um átomo extra no interstício (do próprio cristal) Produz uma distorção no reticulado, já que o átomo geralmente é maior que o espaço do interstício. A formação de um defeito intersticial implica na criação de uma vacância, por isso este defeito é menos provável que uma vacância 15

16 IMPUREZAS 16

17 DISCORDÂNCIAS DEFEITOS EM LINHA Tensão de cisalhamento Plano de escorregamento 17

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19 Densidades de Discordâncias Típicas Materiais solidificados lentamente = 3 10 discord./mm² Materiais deformados= discord./mm² Materiais deformados e tratados termicamente= discord./mm² 19

20 Discordâncias existem em materiais cristalinos. A movimentação de discordâncias é o principal fator envolvido na deformação plástica de metais e ligas A mobilidade de discordâncias pode ser alterada por diversos fatores (composição, processamento...) (manipulação das propriedades mecânicas do material) Nos materiais cristalinos o principal mecanismo de deformação plástica geralmente consiste no escorregamento de planos atômicos através da movimentação de discordâncias. 20

21 DEFEITOS INTERFACIAIS Superfícies Externas Término da estrutura cristalina; ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS Átomos da superfície não estão ligados com a maior quantidade de vizinhos possível; Há o aparecimento de uma energia livre de superfície. 21

22 Contorno de Grão ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS Átomos ligados com menor regularidade; Há o aparecimento de uma energia livre de contorno, que é função do grau de desordem (ângulo de desalinhamento); Os grãos tornam-se mais reativos; Local preferencial para segregação de impurezas. 22

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