TM229 - Introdução aos Materiais

Transcrição

1 TM229 - Introdução aos Materiais Ana Sofia C. M. D Oliveira

2 Interação entre imperfeições cristalinas

3 Importância dos defeitos cristalinos para o comportamento dos materiais: Interação entre defeitos cristalinos Defeitos pontuais: - Lacunas difusão transformações de fase - Lacunas, interstícios e átomos soluto reduzem a condutividade elétrica e térmica - Átomos soluto provocam endurecimento por solução sólida Defeitos de linha (discordâncias) As discordâncias são fundamentais para o comportamento mecânico dos metais. É através do deslizamento de discordâncias nos planos atômicos mais densos que o metal se deforma plasticamente.

4 Mecanismos de endurecimento O que são mecanismos de endurecimento? - Obstáculos a movimentação das discordâncias que provocam um aumento da resistência mecânica do metal Quatro mecanismos de endurecimento: - Solução sólida - Precipitação/Partículas de segunda fase - Refino de grão - Encruamento

5 Anel de discordância Movimento de uma discordância

6 Planos de deslizamento Monocristal

7 Mecanismos de endurecimento Solução sólida Átomos de soluto ocupam lugares da rede cristalina de um dado metal; Estes átomos provocam distorção na rede; para minimizar a energia do material procuram lugares onde se acomodam mais facilmente => junto a discordâncias... Dificuldade de movimentar discordâncias Aumento da resistência do material

8 Mecanismos de endurecimento Solução sólida Efeito da dimensão do átomo de soluto Interação do átomo de soluto com as discordâncias

9 Mecanismos de endurecimento Solução sólida Acomodação dos átomos de soluto e Interação com as discordâncias SS substitucional SS intersticial

10 Mecanismos de endurecimento Precipitação/Dispersão de partículas de segunda fase O material exibe uma segunda fase, isto região com composição e características distintas, dispersa na matriz. Provocarem distorção na rede; As discordâncias vão ter dificuldade em se movimentar através destas partículas (ex: carbonetos) Dificuldade de movimentar discordâncias Aumento da resistência do material

11 Mecanismos de endurecimento Precipitação/Dispersão de partículas de segunda fase Precipitação Dependência do tipo de precipitado Aumenta resistência Diminuiu resistência

12 Mecanismos de endurecimento Precipitação/Dispersão de partículas de segunda fase Dispersão Introdução de finas partículas de óxidos em uma matriz (moagem de alta energia) Interação partículas-discordâncias

13 Mecanismos de endurecimento Contornos de grão Regiões que apresentam distorção na rede atrapalhando a movimentação das discordâncias Dificuldade de movimentar discordâncias Aumento da resistência do material

14 Mecanismos de endurecimento Contornos de grão Grão refinado => maior resistência Efeito do tipo de contorno de grão Contorno de grão de baixo angulo Contorno de grão de alto angulo

15 Mecanismos de endurecimento Encruamento A multiplicação do número de discordâncias durante a deformação de um metal reduz o caminho livre entre discordâncias, isto é, sua movimentação é reduzida Dificuldade de movimentar discordâncias Aumento da resistência do material

16 Mecanismos de endurecimento Multiplicação de discordâncias Aumento da resistência mecânica

17 Movimento de discordâncias a alta temperatura: Escalonamento de discordâncias Interação entre lacunas e discodâncias Mecanismo controlado por difusão Muito importante em influência

18 Difusão

19 Difusão Movimentação dos átomos: interação átomo/lacuna

20 Difusão Energia de difusão

21 Difusão Difusão substitucional - átomos trocam de lugares com as lacunas Taxa de difusão depende: n. de lacunas energia de ativação para a troca

22 Difusão Difusão intersticial - mais rápida do que a difusão das lacunas

23 Difusão Auto-difusão Auto difusão ocorre em ligas homogêneas que não se tem um gradiente de concentração

24 Difusão Presença de gradientes de concentração - Interdifusão O que determina se a partícula migra para a direita ou para a esquerda? Cada partícula sabe a sua concentração local? Cada partícula tanto pode se movimentar para a esquerda como para a direita Nas interfaces vão existir mais partículas migrando para a direita do que para a esquerda-> fluxo médio de partículas para a direita

25 Difusão

26 Difusão Interdifusão: os átomos tem tendência a migrar das regiões de maior concentração para as de menor concentração

27 Difusão Exemplo: Cementação Carbono difunde do meio para o interior da peça Átomos de carbono reduzem a movimentação dos planos e geram tensões compressivas