pompeu 1

Discordâncias• São defeitos lineares. Existe uma linha separando

a seção perfeita, da seção deformada do material. • São responsáveis pelo comportamento mecânico

dos materiais quando submetidos a cisalhamento. • São responsáveis pelo fato de que os metais são

cerca de 10 vezes mais “moles” do que deveriam.

• Existem dois tipos fundamentais de discordâncias: Discordância em linha (edge dislocation)

Discordância em hélice (screw dislocation)

pompeu 2

Discordância de ArestaDiscordância de Aresta

a) Um cristal perfeito;b) Um plano extra é inserido no cristal (a);c) O vetor de burgers b equivale à distância

necessária para fechar o contorno formado pelo mesmo número de átomos ao redor da discordância de aresta.

(a) (b)(c)

Discordância de aresta

pompeu 3

Vista tridimensional de um cristal contendo uma discordância em cunha

A discordância é a fronteira entre a parte do cristal que deslizou e a parte que ainda nãoEscorregou.

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Discordância em linha

A discordância em linha corresponde a borda (edge) do plano extra.

Plano Extra

Discordância em linha

pompeu 5

O circuito e o vetor de BurgersCristal Perfeito Cristal c/

discordância em linha

O circuito se fecha.O circuito não se fecha. O vetor necessário para fechar o circuito é o vetor de Burgers, b, que caracteriza a discordância.

Neste caso b é perpendicular a discordância

pompeu 6

Discordância em Hélice

Discordância

Vetor de Burgers, b

Neste caso o vetor de Burgers é paralelo a discordância.

Uma boa analogia para o efeito deste tipo de discordância é “rasgar a lista telefônica”

pompeu 7

Discordância em EspiralDiscordância em Espiral

(a) (b) (c)

Linha de discordânci

a

Vetor de Burgers b

a) Um cristal perfeito;b) e c) Deslocamento de uma secção transversal da ordem de

um espaçamento atômico.

O vetor de Burgers b é paralelo à linha de discordância em uma discordância em espiral.

pompeu 8

Discordância em EspiralDiscordância em Espiral

Discordância em espiral como resultado de um cisalhamento parcial

pompeu 9

9

Discordância mista

Linha da discordância

O vetor de Burgers mantém uma direção fixa no espaço. Na extremidade inferior esquerda, onde a discordância é pura hélice, b é paralelo a discordância. Na extremidade superior direita, onde a discordância é pura linha, b é perpendicular a discordância.

Discordâncias de aresta ou em espiral raramente ocorrem separadamente.

pompeu 10

Discordâncias e deformação mecânica• Uma das maneiras de representar o que acontece quando

um material se deforma é imaginar o deslizamento de um plano atômico em relação a outro plano adjacente.

Rompimento de diversas ligações atômicas simultaneamente.

Plano de deslizamento (slip plane)

Baseado nesta representação, é possível fazer uma estimativa teórica da tensão cisalhante crítica.

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Discordâncias e def. mec. (cont.) A tensão cisalhante crítica é o valor máximo, acima do

qual o cristal começa a cisalhar.

No entanto, os valores teóricos são muito maiores do que os valores obtidos experimentalmente.

Esta discrepância só foi entendida quando se descobriu a presença das discordâncias.

As discordâncias reduzem a tensão necessária para cisalhamento, ao introduzir um processo sequencial, e não simultâneo, para o rompimento das ligações atômicas no plano de deslizamento.

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Discordâncias e def. mec. (cont.)1 2 3

4 5 6

tensão cisalhante

tensão cisalhante

tensão cisalhante

tensão cisalhante

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Analogia do deslizamento

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Direção do movimento

Linha: mov. na direção da tensão

Hélice: mov. normal a direção da tensão.

O efeito final é o mesmo.

Discordâncias e def. mec. (cont.)

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Conclusão

• Temperatura influência direta na velocidade de deslocamento das discordâncias

• Impurezas difundem e concentram-se em torno das discordâncias formando uma atmosfera de impurezas

• Deformação Plástica aumenta a tensão e diminui a ductilidade

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Fronteiras de grão e interfaces

• Um material poli-cristalino é formado por muitos mono-cristais em orientações diferentes.

• A fronteira entre os monocristais é uma parede, que corresponde a um defeito bi-dimensional.

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Fronteira de baixo ângulo

Fronteira em que ocorre apenas uma rotação em relação a um eixo contido no plano da interface (tilt boundaries). O ângulo de rotação é pequeno (< 15º). Pode ser representada por uma sequência de discordâncias em linha.

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Macla (twin)• Fronteira de alta simetria onde um grão é o espelho do outro.

Formadas pela aplicação de tensão mecânica ou em tratamentos térmicos de recozimento (annealing)

Plano de macla (twin plane)

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Outras fronteiras• Fronteira de grande ângulo

Fronteira de rotação com ângulos maiores do que 15º Mais difícil de interpretar (unidades estruturais).

• Falha de empilhamento: cfc - deveria ser ...ABCABC... e vira ...ABCBCA... hc - deveria ser ...ABABAB... e vira ...ABBABA...

• Fronteiras magnéticas ou parede de spin Em materiais magnéticos, separam regiões com

orientações de magnetização diferentes.

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A deformação plástica ocorre pelo movimento de discordâncias “varrendo os planos de escorregamento

Os planos onde as discordâncias se movimentam, são normalmente aqueles de maiorDensidade atômica.

pompeu 21

Intuitivamente, é evidente que a deformação plástica causada pela movimentação de uma discordância exige uma tensão muito menor que a necessária para movimentar um plano de átomo como um todo

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Formação de dois tipos característicos de discordâncias a partir de um cristal perfeito

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O vetor de Burgers : dá a direção do escorregamento é sempre o mesmo independente da posição da linha de discordância.