Click here to load reader

estruturas metalicas

  • View
    175

  • Download
    17

Embed Size (px)

Text of estruturas metalicas

Estrutura cristalina dos metaisTodos os metais, muitos cermicos e certos polmeros ao solidificar, os tomos se posicionam de acordo com um padro tridimensional repetitivo,onde cada tomo est ligado aos seus tomos vizinhos mais prximos formando uma estrutura que chamamos de estrutura cristalina. Os materiais que no obedecem esta ordem atmica so chamados de material no cristalino ou amorfo. Uma estrutura cristalina descrita tanto pela geometria como pelos arranjos atmicos da clula unitria.

Estrutura atmica

pagina 25 pagina 67 captulo 3 do PLT

Ao descrever as estruturas cristalinas, os tomos so considerados como se fossem esferas slidas com dimetro bem definidos. Os tomos tem uma estrutura composta de duas partes: O ncleo que contm partculas chamadas prtons e neutrons. Mais os eltrons que giram ao redor do ncleo em diferentes trajetrias imaginrias chamadas de rbitras.

Sistema cristalino. O sistema cristalino descrito pela forma geomtrica da clula unitria na qual tomos se agrupam. Exemplo, as estruturas cristalinas cbica de face centrada e cbico de corpo centrado so estruturas cristalinas que pertencem ao sistema cristalino cbico.

Os materiais se dividem em amorfos e cristalinos: Material cristalino (a): ordem a longa distncia Material amorfo (b): ordem a curta distncia

So sete sistemas cristalinos

Definies importantes Clula unitria: Pequeno (o menor) grupo de tomos que formam um padro repetitivo representativo da estrutura cristalina. Nmero de coordenao: nmero de vizinhos mais prximos, que esto em contato, realizando ligaes qumicas entre eles. Fator de empacotamento atmico: o volume dos tomos dividido pelo volume da clula unitria

Estrutura cbica simples Nmero de coordenao = 6 Fator de empacotamento=0,52 No h exemplos de metais puros, fator de empacotamento muito baixo

Representao esquemtica da estrutura cbica de corpo centrado (c.c.c.)

Representao esquemtica da estrutura cbica de faces centradas (c.f.c.)

Representao esquemtica da estrutura hexagonal compacta (hc)

Nmero de tomos por clula unitria: Sistema cbico - tomo no vrtice da clula unitria cbica:compartilhado por sete clulas unitrias em contato somente 1/8 de cada vrtice pertence a uma clula particular. - tomo centrado na face: compartilhado por duas clulas unitrias

Nmero de coordenao = 6

Nmero de coordenao

CBICO SIMPLES

NC = 6

Nmero de coordenao

CBICO DE FACE CENTRADA

NC = 12

Relao entre raio atmico e parmetro de rede para o sistema C.F.C. Contato entre os tomos ocorre atravs da diagonal da face da clula unitria dface2 = ao2 + ao2

(4r)2 = 2ao2 ao = 4r 21/2

Clculo do fator de empacotamento para uma estrutura C.F.C. Quatro tomos por clula unitria Nmero de coordenao= 12 Fator de empacotamento=0,74(os tomos se tocam na diagonal da face) Sistema chamado de empacotamento fechado Ex. Fe (acima de 912 C) Al,Cu,Pb,Ni, Ag,Au,Pd,Pt,etc...

Nmero de coordenao

CBICO DE CORPO CENTRADO

NC = 8

Relao entre raio atmico e parmetro de rede para o sistema C.C.C.

dcubo2 = ao2 + dface2 (4r)2 = 3ao2 ao = 4r 31/2 Contato entre os tomos ocorre atravs da diagonal do cubo da clula unitria

Caractersticas do sistema cbico de corpo centrado Dois tomos por clula unitria Nmero de coordenao =8 Fator de empacotamento = 0,68 (os tomos se tocamna diagonal principal do cubo) Ex: Fe (at 912 C), Li, Na, Cr, Mo, W, V, Ta, Nb etc...

Representao esquemtica da estrutura hexagonal compacta (hc) Cada tomo do vrtice da base est dividido em 6 clulas unitrias. Cada tomo no centro das bases est dividido em duas clulas unitrias. Os 3 do centro esto integralmente dentro da clula.

Caractersticas do sistema hexagonal compacto Seis tomos por clula unitria Nmero de coordenao= 12 Fator de empacotamento=0,74 Sistema chamado de empacotamento fechado Ex.: Zn, Mg, Ti, Co, Cd, Be, Zr, etc...

Representao esquemtica da estrutura hexagonal compacta (hc)

HEXAGONAL COMPACTO

NC = 12

Alotropia ou PolimorfismoQuando um metal apresenta mais de um sistema cristalino em funo da temperatura e/ou presso. 40% dos tomos apresentam alotropia

Alotropia ou Polimorfismo.

Exemplo do ferro: C.C.C. at 912C com parmetro de rede de 2,88 (2 tomos dentro da clula) C.F.C. de 912C at 1390C com parmetro de rede 3,64 (4 tomos em cada clula unitria, logo parmetro de rede maior) C.C.C. de 1390 at 1536C com parmetro de rede de 2,93 (2 tomos dentro da clula, maior temperatura maior parmetro de rede) .

Monocristal de fluorita que cristalizou sem restries mostrando a forma da clula unitria externamente

Questionrio 1.Mostrar que o fator de empacotamento atmico para a estrutura cristalina CCC de 0,68. 2.Calcular o raio de um tomo de vandio, dado que o V possui uma estrutura cristalina CCC, uma densidade de 5,96 g/cm3 e um peso atmico de 50,9 g/mol. 3.Calcular o raio de um tomo de irdio, dado que o Ir possui uma estrutura cristalina CFC, uma densidade de 22400 kg/m3 e um peso atmico de 192,2 g/mol. . 4.Algum metal hipottico possui uma estrutura cristalina cbica simples. Se o seu peso atmico de 74,5 g/mol e o raio atmico de 0,145nm,calcular sua densidade. 5.O cobre tem uma estrutura CFC e um raio atmico de 1,278 angstron. Calcule a sua densidade e o peso de uma barra de 075 pol de dimetro e 1m de comprimento. 6.O ferro possui uma estrutura cristalina CCC,um raio atmico de 1,24 angstron e um peso atmico de 55,875.g/mol. Calcular e comparar sua densidade calculada com o valor experimental que de 7,85 g/cm3. 7.Qual a diferena entre estrutura atmica, estrutura cristalina e sistema cristalino.