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is–
FM
T0
50
2 (
43
00
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2)
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Se
me
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de
20
10
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50
2n
/
16 de março
Defeitos Pontuais em cristais
Defeitos de m
esmo elemento
Onde, N éo número de sítios
atômicos, N
véo número de lacunas,
Qvéa energia de form
ação da lacuna.
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1º
Se
me
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de
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10
exp
vv
BQN
NKT
=−
Para lacunas,
A concentração de lacunas cresce
exponencialm
ente com a temperatura.
Para a m
aioria dos m
etais, próxim
o
da temperatura de fusão, N
v/N éde 1 em
10.000 átomos.
Em um defeito Auto-instersticial, um
átomo está
comprimido em um espaço
muito m
enor que o seu próprio tamanho.
Portanto, esta éuma condição m
uito pouco
provável.
Este tipo de defeito tem concentração
significativamente m
enor do que aquela das
lacunas.
Defeitos Pontuais em cristais
Defeitos de m
esmo elemento
Onde, N éo número de sítios
atômicos, N
véo número de lacunas,
Qvéa energia de form
ação da lacuna.
Fís
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50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
exp
vv
BQN
NKT
=−
Para lacunas,
A concentração de lacunas cresce
exponencialm
ente com a temperatura.
Para a m
aioria dos m
etais, próxim
o
da temperatura de fusão, N
v/N éde 1 em
10.000 átomos.
exp
vv
B
NQ
NKT
=−
Para Cu (Q
v= 0,9 eV), a 1000°C
, temos:
4
5(0,9
)exp
exp
2,710
(8,6210
/)(1273)
vv
B
NQ
eVx
NKT
xeV
KK
−−
=−
=−
=
A densidade de átomos do cobre é:
23
322
3(6,02310
/)(8,4
/)8,010
/(63,5
/)
A Cu
Nx
atmol
gcm
Nx
atcm
Agmol
ρ=
==
22
34
19
3(8,010
/)(2,710)2,210
/vN
xatcm
xx
atcm
−=
=
A densidade de lacunas no cobre é:
Defeitos Pontuais em cristais
Defeitos de m
esmo elemento
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Lacuna vista por Microscopia de Tunelamento Eletrônico (STM)
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
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10
+2
1,8
CF
C0
,12
5N
i
+1
(+2
)1
,9C
FC
0,1
28
Cu
Va
lên
-
cia
s
Ele
tro
-
ne
ga
ti-
vid
ad
e
Est
rut.
Cri
sta
-
lin
a
raio
atô
mic
o (
nm
)
Impurezas Substitucionais
Fatores determ
inantes:
1)
Tamanho atômico: Diferenças entre os
raios atômicos devem ser menores que
15% (para evitar distorções excessivas
na rede cristalina).
2)
Estrutura Cristalina: Devem ser as
mesmas.
3)
Eletronegatividade: Diferenças de
eletronegatividade devem ser mínim
as
(para evitar a form
ação de compostos
interm
etálicos).
4)
Valências.
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
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Impurezas Intersticiais
Para m
etais, que possuem fator de
empacotamento atômico elevado, os
espaços intersticiais são pequenos.
Portanto, o diâmetro atômico das
impurezas deve ser
significativamente m
enor do que o
dos átomos hospedeiros.
Em geral, a concentração m
áxim
a de
impurezas éinferior a 10%
Aços= impurezas de C em Fe.
Raio atômico do C: 0,071 nm
Raio atômico do Fe: 0,124 nm
Concentração atômica m
áxim
a: 2%
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
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Impurezas Intersticiais
Impurezas Substitucionais
Soluções Sólidas:
Impurezas dissolvidas aleatoria e
uniform
emente no interior do
sólido. A estrutura cristalina
não se altera com a dissolução
das impurezas.
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
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Aços= impurezas de C em Fe.
Concentração m
áxim
a: 2%
p
Composição
Porcentagem em peso (metalurgistas)
11
12
100
mC
xm
m=
+2
2
12
100
mC
xm
m=
+
Porcentagem atômica (físicos)
1´1
12
100
nC
xn
n=
+2´
2
12
100
nC
xn
n=
+
Onde n é
o número de m
oles
11
1
mn
A=
Conversões:
1´1
2
12
21
100
CA
Cx
CA
CA
=+ ´ 11
1´
´
11
22
100
CA
Cx
CA
CA
=+
Para C em Fe.
Concentração m
áxim
a: 2%
p = 8,7%
at
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
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Conversões:
1´1
2
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100
CA
Cx
CA
CA
=+ ´ 11
1´
´
11
22
100
CA
Cx
CA
CA
=+
Para C em Fe: 2%
p = 8,7%
at
Discordância Aresta
Corresponde à
inserção de um
semiplano atômico
O vetor de Burgers indica o
tamanho e a direção do
deslocamento
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Defeitos Lineares em cristais
Os átomos acim
a da linha de
discordância estão
comprimidos, enquanto
aqueles abaixo da linha estão
distendidos.
Discordância Espiral
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Defeitos Lineares em cristais
Linha de discordância
Discordância Espiral
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Defeitos Lineares em cristais
Discordância Aresta
Discordância M
ista
Linha de discordância
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Defeitos Interfaciais em cristais
Superfícies externas
Contornos de grãos
Contornos de m
acla
Obs.: As superfícies tendem a ser as
mínim
as possíveis para m
inim
izar a
energia (gerando uma certa
tendência àexistência de corpos e
grãos esféricos).
Tipo especial de contorno de grão, com
sim
etria especular da rede cristalina
em relação ao contorno de grão.
Difusão em cristais
Difusão intersticial
Difusão de lacuna
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