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Origem e Multiplicação de Discordâncias. COT 741 – Princípios de Deformação Plástica Prof: Paulo Emílio Valadão de Miranda Monitor: Guilherme Farias Miscow. Introdução. A energia livre de um sistema é aumentada com a presença de discordâncias; - PowerPoint PPT Presentation
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Origem e Multiplicação de DiscordânciasCOT 741 – Princípios de Deformação Plástica
Prof: Paulo Emílio Valadão de Miranda
Monitor: Guilherme Farias Miscow
Introdução A energia livre de um sistema é aumentada
com a presença de discordâncias; A densidade de discordâncias de equilíbrio
termodinâmico em um cristal livre de tensões é zero;
Whiskers e monocristais de silício podem ser “livres de discordâncias”.
Introdução Monocristais recozidos por tempos
suficientemente longos apresentam densidade de discordância da ordem de 104 mm-2;
Uma densidade de discordâncias de mesma ordem é obtida em uma liga no seu estado bruto de fusão;
A densidade de discordâncias em um metal severamente deformado está na faixa de 108 a 109 mm-2.
Discordâncias em cristais novos Ocorrem por dois mecanismos predominantes: (a)
crescimento epitaxial a partir de substratos contendo discordâncias ou (b) por nucleação “acidental” durante o crescimento;
Este segundo pode ser entendido como (i) nucleação heterogênea devido a tensionamento interno, (ii) impingimento de diferentes frentes de crescimento e (iii) colapso de lacunas formando anéis prismáticos.
Discordâncias em cristais novosa) Crescimento epitaxial é a nucleação e
crescimento de uma fase obedecendo a mesma orientação cristalina de seu substrato. Assim, se o substrato contém discordâncias na superfície, estas se extenderão pelo novo cristal;
b) Os mecanismos de nucleação acidental serão descritos a seguir (i, ii e iii).
Discordâncias em cristais novosi) O tensionamento interno durante o crescimento de novos
cristais vem da contração diferencial durante a mudança de volume. Isso advém de gradientes térmicos, mudanças na composição química e mudanças no parâmetro de rede;
ii) O impigimento é explicado pelo encontro de duas dentritas que estão crescendo. O acoplamento delas dificilmente será perfeito, gerando discordâncias nas interfaces. Outra forma é na variação de parâmetro de rede, onde, apesar de haver mesma orientação cristalina, discordâncias aparecem em locais fora do registro cristalino;
iii) A formação de anéis prismáticos já foi discutida.
Fontes de discordâncias Frank-Read
Simplesmente ou duplamente apoiadas; Múltiplo deslizamento cruzado; Escalagem
Expansão de um anel prismático; Produção de uma discordância helicoidal Bardeen-Herring;
Contornos de grão.
Fontes de discordâncias Frank-Read simplemente apoiada:
A
BCE
F
A
B
Fontes de discordâncias Frank-Read duplamente apoiada:
Fontes de discordâncias Múltiplo deslizamento cruzado
A
B
C
D
•Ocorre deslizamento cruzado do plano AB para o plano CD;
•Os trechos AD e BC são degraus;
•Se a tensão nos planos AB e CD for maior, os degraus serão relativamente imóveis;
•Os trechos nos planos AB e CD poderão expandir-se livremente, podendo inclusive atuar como fontes de Frank-Read.
Fontes de discordâncias Escalagem
Anéis prismáticos Aumentam o raio do anel por escalagem;
Discordância helicoidal A linha de uma discordância aresta cujo vetor de Burgers
está fora do plano de deslizamento pode abaular-se por escalagem, produzindo uma helicóide;
Fonte de Bardeen-Herring Age de forma semelhante à de Frank-Read, porém uma
discordância aresta ancorada entre dois pontos irá abaular-se por escalagem.
Fontes de discordâncias Contorno de grão