Post on 08-Jul-2020
ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS
Prof. Dr.: Anael Krelling
ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS
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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
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ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS
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CCC – CÚBICA DE CORPO CENTRADO
2 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA.
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CFC – CÚBICA DE FACES CENTRADAS
4 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA.
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HC – HEXAGONAL COMPACTA
6 ÁTOMOS INTEIROS POR CÉLULA UNITÁRIA.
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FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO
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EXEMPLO 1
Demonstrar que o FEA para uma célula unitária cúbica de corpo
centrado é igual a 0,68.
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EXEMPLO 2Demonstrar que uma célula unitária cúbica de faces centradas
obedece a relação:
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COORDENADAS DE PONTOS
Representar o ponto de coordenadas: ¼, 1, ½.
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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].
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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
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Determine os índices de Miller do plano representado na figura
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Determine os índices de Miller do plano representado na figura
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DENSIDADES LINEAR E PLANAR
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EXEMPLO: Determinar a densidade linear na direção [110] e a densidade
planar no plano (110) de uma célula unitária CFC.
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IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS
DEFEITOS PONTUAIS
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IMPUREZAS
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DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS EM LINHA
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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
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• 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.
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SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO
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PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS
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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.
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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.
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