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

4 4

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

18 18

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

23 23

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