¾causa da discrepância defeitos cristalinos ponto defeitos

[7] Defeitos cristalinos

1>

Ligações atômicas propriedades

resistência teórica resistência experimental (monocristais)

causa da discrepância defeitos cristalinos

Ponto

• Defeitos cristalinos Linha

Superfície

>

Defeitos cristalinos

2>

Classificação dos defeitos pontuais:

lacunas intersticial

Schottky(iônicos)

Frenkel(iônicos)

substitucional(pequeno)

substitucional(grande)


3>

Concentração de defeitos pontuais:Energia de ativação

[eV/átomo]

Temperatura [K]

Constante de Boltzmann8,62·10-5 eV/(átomo·K)

Número de defeitos

Número de sítios(posições de rede)

Exemplo: calcule a quantidade de lacunas em 1m3 de cobre a 1000˚C.

ND = 2,7·10-4 · 8,0·1028

ND = 2,2·1025 lacunas

Átomos/molÁtomo

Átomo

Átomo.KsítiosP/


4>

Solução sólida substitucional – exemplos:

1) Rubi: contaminação do Al2O3-α por Cr2O3

2) Safira: contaminação do córindon por íons Co3+

3) Semicondutor P: silício dopado com boro (3e)4) Semicondutor N: silício dopado com fósforo (5e)


5>

Solução sólida substitucional: ligas metálicasCobre + zinco (latão)Cobre + níquel (monel)

Cobre + estanho (bronze)

Limite de solubilidade: depende do valência, tamanhoe estrutura cristalina dos átomos envolvidos

Solução sólida substitucional:Porcentagem em peso (%p)Porcentagem atômica (%at)

Exemplo: Uma liga Pb-Sn para “soldagem” contém aproxi-madamente 60% peso de estanho. Calcule as % atômicas.Dados: massa atômica – Sn = 118,7g/mol; Pb = 207,2g/molBase de cálculo: 100g de liga – 60g de Sn e 40g de PbEstanho (Sn)

Chumbo (Pb)

Total de átomos:

Sn (%at) = Pb (%at) =


6>

)1002,6(1930,0)1002,6(2,207

40 2323 ⋅⋅=⋅⋅

)1002,6(5055,0)1002,6(7,118

60 2323 ⋅⋅=⋅⋅

)1002,6(6985,0)1002,6()1930,05055,0( 2323 ⋅⋅=⋅⋅+

724,06985,05055,0

= 276,06985,01930,0

=


7>

Solução sólida intersticial:ocupação de vazios na célula unitária

Exemplo: átomos de carbono em ferro

Solubilidade máxima C na ferrita a 723°C: 0,02%p

Interstíciostetraédricos

CCC

Interstíciosoctaédricos

CCC


8>

Solução sólida intersticial:ocupação de vazios na célula unitária

Exemplo: átomos de carbono em ferro

Solubilidade máxima C na austenita a 1150°C: 2,0%p

Interstíciosoctaédricos

CFC

Interstíciostetraédricos

CFC


9>

Defeitos de linha (discordâncias): define em um planoatômico específico a interface entre uma região deformadae outra não deformada.

Vetor de Burgers (b): define a movimentação dos planos atômicos segundo um sistema de deslizamento


Discordâncias: 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>


Discordâncias: Vetor de Burgers (b): define o deslocamento entre planos atômicos

cunha ou aresta: vetor de Burgers ⊥ discordância

hélice ou helicoidal: vetor de Burgers // discordância 11>

Vetor de Burgers, b


13>

Falhas de empilhamento – metais CFC / HC

falhas de empilhamentoDefeitos de superfície: contornos de macla

contornos de (sub)grão

CFC: ABCABC...

HC: ABABA...

Descontinuidadena sequência de

empilhamento dos planos compactos =

falha de empilhamento(stacking fault)


14>

Contornos de macla: CCC: (112)[111]CFC: (111)[112]HC: (1012)[1011]

_ _

microestrutura de liga Cu-Zn


15>

Contornos de subgrão: pequeno desajuste cristalográfico entre regiões vizinhas,resultante do alinhamento de discordâncias

D = b/θ

b

θ

Grão 1

Grão 2

CSG

CSG em cristalde germânio

(1000X)


16>

Contornos de grão: grande desajuste cristalográfico entre regiões vizinhas

aplicação de inoculantes emfundidos de alumínio para

evitar macrogrãos


17>

Contornos de grão: revelação por ataque metalográficoobservação por microscópio ótico

longitudinal transversal normal

Revelação damicroestrutura

por microscopiaótica

Microestrutura ferrítico-perlítica em umatira a quente comercial (aço ARBL)


18

Bibliografia:

Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1970, pp. 79-102.

Guy, A. G. Ciência dos Materiais. LTC/Edusp, São Paulo, 1980, pp. 139-158.

Dieter, G. E. Metalurgia Mecânica. Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1981, pp. 92-129.

Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I.® 2009. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/cadernetaeletronica/gallego/

¾causa da discrepância defeitos cristalinos ponto defeitos

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