COT – 741 Princípios da Deformação Plástica

COT – 741 Princípios da Deformação Plástica

Universidade Federal do Rio de JaneiroCoordenação dos Programas de Pós-Graduação em Engenharia

Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais

DISCORDÂNCIAS

Rio de Janeiro, Março de 2003

Representação esquemática de uma discordância aresta positiva (a) se movimentando ao longo do plano de deslizamento em função de um tensionamento cisalhante (b) e chegando na superfície do cristal, consumando a deformação plástica, que resulta num degrau de dimensões do vetor de Burgers da discordância (c)

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Representação esquemática de uma discordância espiral. Visão do cristal apresentando a linha da discordância e o vetor de Burgers (esquerda) e seção em corte do plano de movimentação da mesma discordância (direita).

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Representação esquemática de uma discordância mista. Na prática as discordâncias possuem um caráter misto, apresentando características de discordância aresta e espiral.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Representação esquemática da relação entre a direção da tensão aplicada e a direção de movimentação de uma discordância. Para uma discordância aresta (a) a direção de movimentação da discordância é paralela à de tensionamento enquanto para uma discordância espiral (b) é perpendicular. O resultado final é o mesmo.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

O ser humano aprende muitoobservando a natureza!

Analogia entre o caminhar de uma centopéia e a movimentação de uma discordância.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Campos de distorção elástica da rede cristalina em função da presença de uma discordância aresta positiva, resultando numa região de tensionamento compressivo acima da linha da discordância e de tensionamento trativo abaixo da linha da discordância.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Reações entre discordâncias positivas e negativas em função de seus campos de tensionamento. Repulsão entre discordâncias de mesmo sinal (a) e aniquilamento de discordâncias de sinais opostos, resultando numa região cristalina sem defeito (b).

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Átomos pequenos de solução sólida substitucional, provocando um campo de tensões trativo na rede cristalina. Esses átomos podem se agrupar formando atmosferas acima da linha de uma discordância aresta positiva, contrabalanceando o campo de tensões compressivo existente no local, minimizando a distorção elástica da rede e, conseqüentemente, a energia do sistema.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Átomos grandes de solução sólida substitucional, provocando um campo de tensões compressivo na rede cristalina. Esses átomos podem se agrupar formando atmosferas abaixo da linha de uma discordância aresta positiva, contrabalanceando o campo de tensões trativo existente no local, minimizando a distorção elástica da rede e, conseqüentemente, a energia do sistema.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Φλ

σ

Direçãode Deslizamento

Normalao Plano de

Deslizamento

σ

coscos

Tensão cisalhante resolvida no plano de deslizamento. O produto de cosenos na fórmula ao lado é conhecido por fator de Schmid. Quanto maior o fator de Schmid maior a tensão resolvida no plano de deslizamento e mais fácil a movimentação de discordâncias. Ou seja, nos grãos com o sistema de deslizamento orientados mais próximo de 45° em relação à direção principal de carregamento, mais fácil será a movimentação de discordâncias.

A movimentação de discordâncias ocorre nos planos mais compactos ao longo das direções de maior densidade atômica, constituindo os sistemas de deslizamento. Para os materiais CFC os sistemas de deslizamento são compostos por planos {111} segundo a direção <110>.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Resultado da deformação plástica consumada na superfície.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Bandas de deslizamento evidenciando a deformação plástica consumada na superfície do material. Observa-se a existência de mais de um sistema de deslizamento operante em função da proximidade de seus fatores de Schmid. Quando a deformação plástica é extensa mais de um sistema de deslizamento pode tornar-se operante.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Discordância interrompida no contorno de grão. A descontinuidade dos sistemas de deslizamento que ocorre no contorno de grão impede a continuidade da movimentação de uma discordância.

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Célula unitária, olhando na direção de um plano (111).

Direções de escorregamento <110> neste plano.

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Célula unitária, olhando na direção de um plano (111).

Direções de escorregamento <110> neste plano.

Vetores de Burgers perfeitos a/2<110> neste plano.

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Célula unitária, olhando na direção de um plano (111).

Direções de escorregamento <110> neste plano.

Vetores de Burgers perfeitos a/2<110> neste plano.

Vetores de Burgers parciais a/6<211> neste plano.

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Direções de escorregamento <110> neste plano.

Vetores de Burgers perfeitos a/2<110> neste plano.

Vetores de Burgers parciais a/6<211> neste plano.

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Discordâncias Parciais

Produção de uma Falha de Empilhamento

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Discordâncias Parciais e Falha de Empilhamento

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Discordâncias Parciais e Falha de Empilhamento

Discordância Perfeita

Discordância Parcial

Há dissociação quando:

EDisc parcial A + EDisc parcial B < EDisc perfeita

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Para o cobre:

G ~ 48 GPa; = 70 m J m-2; b = 0,26 nm

d ~ 3,7 nm

Discordâncias Parciais e Falha de Empilhamento

4

2Gbd

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Tetraedro de Thompson

A

B

C

D

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Barreira de Lomer-Cottrell

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf

Deslizamento Cruzado

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf