ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAISProf. Eng. Everton Tarouco

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

Os defeitos cristalinos são imperfeições que ocorrem no arranjo periódico regular dos átomos/íons em um cristal.

Podem envolver irregularidades de “posição” ou de “tipos” de átomos/íons.

O tipo e o número de defeitos dependem:1. Do material2. Da “história” de processamento do material3. Do meio ambiente

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

Todo cristal apresenta defeitos. A quantidade e o tipo de imperfeições então depende da forma que o cristal foi formado.

Os defeitos modificam o comportamento, ou seja, as propriedades do material (mecânica, elétrica, química, ótica, ...).

Portanto, através da introdução de defeitos, controlando o número e o arranjo destes, é possível desenvolver novos materiais com as características desejadas.

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

Alguns exemplos de características (propriedades) dos materiais introduzidas por estas imperfeições

1. Dopagem em semicondutores: as imperfeições são criadas para alterar o tipo de condutividade em determinadas regiões do material.

2. Aumento da resistência por encruamento: aumento da dureza devido à deformação plástica, em outras palavras, é quando a deformação mecânica dos materiais promove a formação de imperfeições que geram um aumento de resistência mecânica.

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

Todos os cristais reais apresentam inúmeros defeitos (imperfeições na sua estrutura) e são classificados por sua dimensionalidade.

Temos assim 4 classificações:

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

1. Defeitos pontuais (dimensão “zero”): associados com uma ou duas posições atômicas.

São defeitos pontuais: -Vacâncias (lacunas)-Impurezas intersticiais-Impurezas substitucionais

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

DEFEITOS PONTUAIS

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

2. Defeitos lineares (dimensão “um”): são discordâncias (deslocamentos unidimensionais) associadas com a cristalização e a deformação, sendo de origem térmica, mecânica e supersaturação de defeitos pontuais. Esse defeito é responsável pela deformação, falha e ruptura dos materiais.

São defeitos lineares (em linha): -Discordância em cunha ou de aresta-Discordância em hélice ou espiral

DEFEITOS LINEARES

DEFEITOS LINEARES

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

3. Defeitos planares (dimensão “dois”): defeitos que se apresentam em duas dimensões, que se estendem ao longo da estrutura, gerando imperfeições de superfície.

São defeitos planares (de superfície): -Superfícies livres-Falhas de empilhamento-Contornos de grão-Maclas ou twins

DEFEITOS PLANARES

DEFEITOS PLANARES

DEFEITOS PLANARES

DEFEITOS PLANARES

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS

4. Defeitos volumétricos (dimensão “três”): defeitos que se apresentam no volume do sólido.

São defeitos volumétricos (no sólido): -Vazios-Fraturas-Inclusões-Outras fases

DEFEITOS VOLUMÉTRICOS