IMPERFEIES EM SLIDOS

1- DEFEITOS PONTUAIS

LACUNASEnvolve a falta de um tomo, onde um stio deveria estar ocupado falta um tomo;So formados durante a solidificao do cristal ou como resultado das vibraes atmicas (os tomos deslocam-se de suas posies normais);No possvel criar um material isento desse tipo de defeito.

LACUNASAumenta exponencialmente com o aumento da temperatura Nv= N exp (-Qv/KT)Nv= nmero de vacncias ou lacunasN= nmero total de stios atmicosQv= energia requerida para formao de vacnciasK= constante de Boltzman = 1,38x1023J/at.K ou 8,62x10-5 eV/ at.K

INTERSTICIAISEnvolve um tomo extra no interstcio (do prprio cristal);

Produz uma distoro no reticulado, j que o tomo geralmente maior que o espao do interstcio;

A formao de um defeito intersticial implica na criao de uma vacncia, por isso este defeito menos provvel que uma vacncia.

FRENKELEnvolve um par composto por uma lacuna de ction e um ction intersticial;

Pode ser considerado como sendo formado por um ction que deixa sua posio normal e se move para o interior de um stio intersticial;

No existe alterao da carga, pois o ction mantem a mesma carga positiva como um tomo intersticial.

SCHOTTKYConsiste em um par que composto por uma lacuna de ction e uma lacuna de nion;

Pode ser considerado como sendo formado pela remoo de um ction e um nion do interior do cristal, seguido pela colocao de ambos os ons em uma superfcie externa;

Uma vez que tanto os ctions como os nions possuem a mesma carga, e que para cada lacuna de nion existe uma lacuna de ction, a neutralidade do cristal mantida.

Exemplo

Calcule o nmero de lacunas em equilbrio por metro cbico de cobre a uma temperatura de 1000oC. A energia para a formao de uma lacuna de 0,9 eV/tomo. O peso atmico e a densidade (a 1000o C) para o cobre so de 63,5 g/mol e 8,4 g/cm3, respectivamente.

N = NA . /ACu

IMPUREZAS EM SLIDOSUm metal considerado puro sempre tem impurezas (tomos estranhos) presentes;Mesmo com tcnicas sofisticadas dificil refinar metais at uma pureza que seja superior a:

99,9999% = 1022 a 1023 tomos de impurezas por m3

A presena de impurezas promove a formao de defeitos pontuais;

Exemplo: prata de lei uma liga composta por 92,5% de prata e 7,5% de cobre (a prata pura resistente corroso, mas muito macia).A adio de impurezas pode formar: SOLUES SLIDAS

Existem vrios termos relacionado a impurezas e solues slidas. Com relao s ligas os termos normalmente empregados so: SOLUTO E SOLVENTE;

SOLVENTE: tomo ou composto presente em maior quantidade; ocasionalmente estes so chamados de tomos hospedeiros;

SOLUTO: usado para indicar um elemento ou composto presente em menor concentrao.IMPUREZAS EM SLIDOS

SOLUES SLIDASA estrutura cristalina do material que atua como matriz mantida e no formam-se novas estruturas;

As solues slidas formam-se mais facilmente quando o elemento de liga (impureza) e matriz apresentam estrutura cristalina e dimenses eletrnicas semelhantes;

Nas solues slidas as impurezas podem ser:- Substitucional- Intersticial

SUBSTITUCIONAISOs tomos do soluto ou tomos de impureza tomam o lugar dos tomos hospedeiros ou os substituem;Produz uma distoro na rede:

tomo substitucional > tomo da rede compresso tomo substitucional < tomo da rede trao

Fatores que influem na formao de solues slidas substitucionais (REGRA DE HOME-ROTHERY)Raio atmico deve ter uma diferena de no mximo 15%, caso contrrio pode promover distores na rede e assim formao de nova faseEstrutura cristalina mesmaEletronegatividade prximasValncia mesma ou maior que a do hospedeiro

EXEMPLO DE SOLUO SLIDA SUBSTICIONALCu + Niso solveis em todas as propores

SOLUES SLIDAS INTERSTICIAISINTERSTICIALOs tomos de impurezas ou os elementos de liga ocupam os espaos dos interstcios;

Como os materiais metlicos tem geralmente fator de empacotamento alto as posies intersticiais so relativamente pequenas. Consequentemente ocorre quando a impureza apresenta raio atmico bem menor que o hospedeiro;

Geralmente, no mximo 10% de impurezas so incorporadas nos interstcios.

EXEMPLO DE SOLUO SLIDA INTERSTICIALFe + C solubilidade mxima do C no Fe 2,1% a 910 C (Fe CFC);

O C tem raio atmico bastante pequeno se comparado com o Fe

rC= 0,071 nm= 0,71 rFe= 0,124 nm= 1,24

DEFEITOS LINEARES: DISCORDNCIAS um defeito linear ou unidimensional em torno do qual alguns dos tomos esto desalinhados.Aresta

Espiral

Mista aresta + espiral

DISCORDNCIAS EM ARESTAUma poro extra de um plano de tomos, ou semi-plano, cuja aresta termina no interior do cristal;Defeito linear, centralizado em torno da linha que fica definida ao longo da extremidade do semi-plano de tomos adicional, algumas vezes conhecido por linha de discordncia.

DISCORDNCIAS EM ARESTAPara figura mostrada ao lado a linha de discordncia perpendicular ao plano da mesma;Os tomos acima da linha de discordncia so pressionados uns contra os outros, e, os tomos abaixo so puxados um para longe do outro (envolve zonas de trao e compresso);Os planos de tomos verticais se curvam em torno deste semi-plano adicional;

A magnitude dessa distoro diminui com a distncia de afastamento da linha de discordncia.

DISCORDNCIAS EM ARESTAEm posies afastadas o retculo cristalino perfeito;A discordncia aresta representada pelo smbolo: , que indica a posio da linha de discordncia;Se o semi-plano de tomos adicional estiver includo na frao inferior do cristal a discordncia ser representado por: T

DISCORDNCIAS EM ESPIRALPode ser considerada como sendo formada por uma tenso cisalhante que aplicada para produzir a distoro;A regio anterior do cristal deslocada uma distncia atmica para cima em relao frao posterior .

DISCORDNCIAS EM ESPIRALA distoro atmica linear ao longo de uma linha de discordncia AB;A discordncia espiral tirou seu nome da trajetria ou inclinao em espiral ou helicoidal que traada em tornao da linha de discordncia pelos planos atmnicos de tomos.

DISCORDNCIAS MISTAA maioria das discordncias encontrada em materiais cristalinos no provavelmente nem uma discordncia puramente aresta nem uma discordncia puramente espiral, porm exibe componentes que so caractersticos de ambos os tipos; essas so conhecidas por discordncias mistas.