ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOSanael.krelling/Bacharelado em Engenharia... · •Nos materiais cristalinos o principal mecanismo de deformação plástica geralmente

ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS

Prof. Dr.: Anael Krelling


1


CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Materiais sólidos podem ser classificados de acordo

com a regularidade com que os seus átomos ou íons estão

arranjados um em relação ao outro.

Material cristalino é aquele em que os átomos estão

arranjados de maneira repetida ou periódica por longas

distâncias atômicas.

Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros

formam estruturas cristalinas em condições normais de

solidificação.

Algumas propriedades dos sólidos cristalinos

dependem da estrutura cristalina do material. 2


3


4

ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

?


5

CCC – CÚBICA DE CORPO CENTRADO

2 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA.


6

CFC – CÚBICA DE FACES CENTRADAS



7

HC – HEXAGONAL COMPACTA



8


FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO

9

EXEMPLO 1

Demonstrar que o FEA para uma célula unitária cúbica de corpo

centrado é igual a 0,68.

10


EXEMPLO 2Demonstrar que uma célula unitária cúbica de faces centradas

obedece a relação:

11


COORDENADAS DE PONTOS

Representar o ponto de coordenadas: ¼, 1, ½.

12


13


14


Ponto x y z coordenadas

DIREÇÕES CRISTALOGRÁFICAS

Uma direção cristalográfica é definida como uma linha entre dois

pontos ou um vetor.

Procedimento para determinação dos índices de Miller de uma

direção cristalográfica:

– transladar o “vetor direção” de maneira que ele passe pela origem do

sistema de coordenadas.

– determinar a projeção do vetor em cada um dos três eixos de

coordenadas. Essas projeções devem ser medidas em termos dos

parâmetros de rede (a,b,c)

– multiplicar ou dividir esses três números por um fator comum, tal que os

três números resultantes sejam os menores inteiros possíveis.

– representar a direção escrevendo os três números entre colchetes: [u v w].

15


16


17


18


..\Anima��es\4.c.exe

19


20


21


..\Anima��es\4-h.exe

PLANOS CRISTALOGRÁFICOS

Planos definidos com base na célula unitária

São definidos os índices de Miller (hkl)

(1) Se o plano passa pela origem definida, a origem deve ser deslocada de

uma unidade de parâmetro de rede

(2) Identificar os pontos em que o plano intercepta os eixos x, y e z

(3) Obter os valores inversos . Um plano paralelo a um eixo intercepta este

eixo em infinito e o inverso será 0

(4) Multiplicar os valores obtidos para obter três índices inteiros.

(5) Os índices são representados entre parenteses

22


23


24


Determine os índices de Miller do plano representado na figura

25


26


..\Anima��es\4.b.1.exe

27


..\Anima��es\4.b.2.exe

28


..\Anima��es\4.g.2.exe

29


Determine os índices de Miller do plano representado na figura


DENSIDADES LINEAR E PLANAR

30


31

EXEMPLO: Determinar a densidade linear na direção [110] e a densidade

planar no plano (110) de uma célula unitária CFC.


IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS

DEFEITOS PONTUAIS

32


33


IMPUREZAS

34


DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS EM LINHA

35


36


37

Densidades de Discordâncias Típicas

Materiais solidificados lentamente = discord./mm²

Materiais deformados= discord./mm²

Materiais deformados e tratados termicamente= discord./mm²

310

109 1010

65 1010


38


39


• Discordâncias existem em materiais cristalinos.

• A movimentação de discordâncias é o principal fator envolvido na deformação

plástica de metais e ligas

• A mobilidade de discordâncias pode ser alterada por diversos fatores (composição,

processamento…) (manipulação das propriedades mecânicas do material)

•Nos materiais cristalinos o principal mecanismo de deformação plástica geralmente

consiste no escorregamento de planos atômicos através da movimentação de

discordâncias.

• Já nos materiais amorfos consiste no escoamento viscoso.

•A movimentação das discordâncias se dá preferencialmente através de planos

específicos e, dentro desses planos, em direções específicas, ambos com a maior

densidade atômica de um dado reticulado cristalino.

40

SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO

41

PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS


42


DEFEITOS INTERFACIAIS

Superfícies Externas

•Término da estrutura cristalina;

•Átomos da superfície não estão ligados com a maior

quantidade de vizinhos possível;

•Há o “aparecimento” de uma energia livre de superfície.

43


Contorno de Grão

•Átomos ligados com menor regularidade;

•Há o “aparecimento” de uma energia livre de contorno, que é

função do grau de desordem (ângulo de desalinhamento);

•Os grãos tornam-se mais reativos;

•Local preferencial para segregação de impurezas.

44


45


46


47


48

Documents

ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOSanael.krelling/Bacharelado em Engenharia... · •Nos materiais cristalinos o principal mecanismo de deformação plástica geralmente