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INTRODUO CINCIA DOS MATERIAIS
Belo Horizonte2015
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IMPERFEIES NOS SLIDOS
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INTRODUO
Em um slido cristalino, temos considerado que, em umaescala atmica, existe uma ordem perfeita ao longo de toda aextenso do material.
Entretanto, tal slido idealizado no existe: todos slidoscontm um grande nmero de defeitos e imperfeies.
Defeito cristalino: uma irregularidade na rede cristalina
onde uma ou mais das suas dimenses da ordem de umdimetro atmico.
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Determinadas caractersticasso intencionalmente alteradaspela introduode quantidades controladas de defeitos.
Exemplos:Processos de cementao e nitretao de aos;
Endurecimento de metais e ligas por encruamento
(deformao a frio);Refino do tamanho de gro.
INTRODUO
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INTRODUO
A classificao das imperfeies cristalinas feita deacordo com a geometria ou com a dimensionalidade dodefeito.
Imperfeies que sero discutidas:
-Defeitos pontuais;
-Defeitos lineares (ou unidimensionais);
-Defeitos interfaciais (ou de contornos);-Impurezas em slidos.
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LacunaAuto-intersticial
DEFEITOS PONTUAISLACUNA E AUTO-INTERSTICIAIS
Representaes de uma lacuna e de umauto-intersticial.
Lacuna: a falta de um
tomona rede em uma posioque deveria estar ocupada.
Auto-intersticial: otomo que foi comprimidopara dentro de um stiointersticial, um pequenoespao vazio que, sobcondies normais, nodeveria ser ocupado.
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IMPUREZAS NOS SLIDOS
NO existe metal100% puro!
Impurezas atmicas estaro sempre presentes, sendo quealguns existiro como defeitos de pontos cristalinos.
Os metais mais familiares no so puros, ao contrrio, elesso ligas, onde os tomos de impurezas foram adicionadospara conferir caractersticas especficas aos materiais.
As ligas paraaumentar a resistncia mecnica e corroso.
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Nas ligas, os termos soluto e solvente so muito
empregados.
IMPUREZAS NOS SLIDOS
O solvente representa oelemento ou composto que est
presente em maior quantidade.
O soluto o elemento oucomposto que est presente em
menor concentrao.
Raio atmico cobre = 0,128 e nquel = 0,125
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SOLUES SLIDAS
tomos de soluto (elementos de liga) so adicionadosintencionalmente ao material hospedeiro (no metal) e aestrutura cristalina mantida e nenhuma nova estrutura formada.
Os defeitos pontuais podem ser de dois tipos:substitucionaise intersticiais.
Substitucional: Prata 925 - com 7,5% de cobre na prata.
Intersticiais: Aos extra-doce - os tomos de C ficamalocados nos interstcios das clulas cristalinas.
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tomo de impurezasubstitucional
tomo de impureza
intersticial
SOLUES SLIDAS
Intersticiais: so tomo
de impurezas quepreenchero os vazios ouinterstcios na rede entre ostomos hospedeiros.
Substitucionais: ostomos de soluto (ou deimpureza) substituem os
tomoshospedeiros na rede.Representaes de um tomo de impurezasubstitucional e de um tomo intersticial.
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IMPUREZAS
Raio atmico:
C = 0,071 nm; Fe: 0,124 nm
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS LINEARES
Discordncia (deslocaes): um defeito linear ou
unidimensional ao redor de alguns tomos desalinhados.
So introduzidos no cristal durante a solidificao domaterial.
As discordncias esto presentes em todos os materiais.
Podemos identificar trs tipos de discordncias:
-Aresta
-Espiral
-Mista
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DEFEITOS LINEARES
Discordncia emaresta (cunha): umdefeito linear que secentra ao redor da linha
que definida ao longoda extremidade dosemiplano de tomos.
tomos acima da linha so pressionados uns contra osoutros, os abaixo so puxadosum para longe do outro.
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DEFEITOS LINEARES
Discordncia em espiral (hlice): pode ser
pensada como sendo formada por uma tensocisalhante aplicada na rede.
Linha dadiscordncia
Vetor deBurgers b
(a) Uma discordncia em espiral no interior de um cristal. (b) A discordncia em espiralvista de cima. A linha de discordncia se estende ao longo da linha AB.
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DEFEITOS LINEARES
Discordncia em aresta: vetor de Burgers perpendicular discordncia
Vetor de Burger: a distncia de deslocamento dos
tomos ao redor da discordncia, ou seja, d a magnitude ea direo de distoro da rede.
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DISCORDNCIA EM ESPIRAL
Discordncia em espiral: vetorde Burgers paralelo discordncia.
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DEFEITOS LINEARES
Discordncia mista: tm componentes das discordncias
espiral e aresta.
A magnitude e direo da distoro da rede associada com adiscordncia expressa em termos de vetor de Burgers,denotado por um bnas figuras anteriores. O vetor de Burgersno paralelo e no perpendicular discordncia.
As discordncias podem ser observadas em materiaiscristalinos usando tcnicas de microscopia eletrnica.
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Microscopia eletrnica de transmisso de uma liga de titnio onde as linha escurasrepresentam discordncias. Ampliao de 51.450X.
DEFEITOS LINEARES
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DISCORDNCIA E DEFORMAO MECNICA
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DISCORDNCIA E DEF. MECNICA
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DEFEITOS INTERFACIAIS
So contornos que tm duas dimenses e normalmente
separam regies dos materiaisque tm diferentes estruturascristalinas e/ou orientaes cristalogrficas.
Estas imperfeies incluem:-contornos de gro;
-contornos de macla;
-falhas de empilhamento;
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CONTORNOS DE GRO
o contorno que separa dois pequenos gros (ou cristais)
tendo diferentes orientaes cristalogrficas em materiaispolicristalinos.
Micrografia (microscpio tico) deuma amostra de ferro policristalino.
CO O OS G O
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CONTORNOS DE GRO
Baixo-ngulo: a desorientao pequena (at 10)
Alto ngulo: desorientao superior a ~10
CONTORNOS DE MACLA
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CONTORNOS DE MACLA
Contorno de macla: um tipo que existe uma simetria
especfica de rede, isto , tomos de um lado do contornoesto localizados em posies tais como uma imagem numespelho dos tomos que esto do outro lado. Produzidas portenses de cisalhamento ou durante ao tratamento trmico
(recozimento).
Diagrama esquemtico mostrando um plano ou contorno de macla e as posies atmicasadjacentes.
DEFEITOS INTERFACIAIS DIVERSOS
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DEFEITOS INTERFACIAIS DIVERSOS
Fallhas de empilhamento: so geradas durante a
deformao plstica e encontradas em metais CFC quandoexiste uma interrupo na sequncia de empilhamento(ex.:ABCABCAC....) de planos estreitamentecompactados.
Digrama esquemtico da sequncia de empilhamentoABCABCAC...
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