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Fases metálicas [10]
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Materiais de engenharia metais
propriedades
purosMetais/substâncias
mistura (liga)
Propriedades estrutura (fases)
Fase: volume de material fisicamente homogêneo.
Fases metálicas
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Materiais
monocristalinos policristalinos
monofásico polifásicos
estrutura
composição química
Fases metálicas
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Estrutura monocristalina e monofásica
Monocristais de NaCl observados por MEV. Ampliação original: 100 X.
Monocristal de silíciocom 30cm de diâmetro e 155cm de comprimento. Pesa 216 kg e foi usado na fabricação de 1000 “wafers”. Cerca de 260 chips, com cerca de 10 bilhões de transistores, podem ser fabricados a partir de um único wafer. O valor do monocristal foi estimado em US$ 1,500,000.
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Estrutura monocristalina e monofásica
Palhetas de turbina aeronáutica
Processos geológicos que ocorrem há mais de 200 milhões de anos promovem a formação de cristais de grande porte. Estesexemplos são de selenita (CaSO4.2H2O; referência à Selene - Deusa grega da Lua) na mina Naica, localizada no México.Seu tamanho típico está entre 2 a 3 metros de diâmetro e 11 metros de comprimento, pesando 55 toneladas.
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Cristais gigantes
http://giantcrystals.strahlen.org/indexneu.htmT. Bernabei et al. International Journal of Speleology, 36(1), pp. 23-30, 2007.
Fases metálicas
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Cristais gigantes: Naica, México.
Fases metálicas
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Estrutura policristalina e/ou polifásica
aço austenítico
aço ferrítico-perlítico
martensita em liga Au-Culiga de titânio
grãos 3D
te
mpe
ratu
ra
pressão
Fases metálicas
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Efeito da temperatura e pressão
SÓLIDO
LÍQUIDO
GÁSfusão
solidificação
substância pura
liquefação
vaporização
sublimação
ressublimação
Fases metálicas
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Substância pura:transformação líquido → sólido (solidificação)
temperaturade fusão
tem
pera
tura
tempo
sólido
líquido
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⋅
⋅=
dtdQ
cm1
dtdT
p
pressãoconstante
(atmosférica, p. ex.)
Fases metálicas
Solidificação de substâncias puras:
homogêneaNucleação crescimento
heterogênea
nucleação homogênea nucleação heterogênea
substrato
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Fases metálicas
Solidificação de substâncias puras:
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Mobilidade da frente de solidificação em solução succinonitrile-acetona
crescimento celular(superaquecimento)
crescimento dendrítico(superesfriamento)
http
://w
ww
.msm
.cam
.ac.
uk/p
hase
-tran
s/ph
ase.
field
.mod
els/
mov
ies2
.htm
l
Fases metálicas
Solidificação de substâncias puras:
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20 μm(100X)
estruturabruta-de-fusão
AB
C
A – zona coquilhadaB – zona colunarC – zona equiaxial
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
parâ
met
ro d
e re
de a
o [Α]
temperatura [oC]
Fases metálicas
Polimorfismo em materiais monofásicos:exemplos: ferro (α, β, γ, δ), BaTiO3 (tetragonal/cúbico)
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1538°C
1394°C
912°C770°C
TA
Líquido
Ferro δ(CCC)
Ferro γ(CFC)
Ferro α(CCC)
transformação γ → α:+ 1% volume
α
γ
δ
Fases metálicas
Bibliografia:
Moffatt, W. G. et al. Ciência dos Materiais: Estrutura.LTC Editora, Rio de Janeiro, Vol. 1, 1972, pp. 121-152.
Guy, A. G. Ciência dos Materiais. LTC/Edusp, São Paulo, 1980, pp. 50-56.
Hume-Rothery, W. Estrutura das Ligas de Ferro. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1968, pp. 16-20.
Davies, G. J. Solidification and Casting. Applied SciencePublishers Ltd., London, 1973, pp. 40-69.
http://www.arithmeum.uni-bonn.de/en/events/44http://www.egr.msu.edu/classes/mse250/grummon/MSE250Sp03Lecture5Microstr/
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Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I.® 2009. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educacional.shtml/