[7] Defeitos cristalinos

1>

Ligaes atmicas propriedades

resistncia terica resistncia experimental (monocristais)

causa da discrepncia defeitos cristalinos

Ponto

Defeitos cristalinos Linha

Superfcie

>

Defeitos cristalinos

2>

Classificao dos defeitos pontuais:

lacunas intersticial

Schottky(inicos)

Frenkel(inicos)

substitucional(pequeno)

substitucional(grande)

Defeitos cristalinos

3>

Concentrao de defeitos pontuais:Energia de ativao

[eV/tomo]

Temperatura [K]

Constante de Boltzmann8,6210-5 eV/(tomoK)

Nmero de defeitos

Nmero de stios(posies de rede)

Exemplo: calcule a quantidade de lacunas em 1m3 de cobre a 1000C.

ND = 2,710-4 8,01028

ND = 2,21025 lacunas

tomos/moltomo

tomo

tomo.KstiosP/

Defeitos cristalinos

4>

Soluo slida substitucional exemplos:

1) Rubi: contaminao do Al2O3- por Cr2O32) Safira: contaminao do crindon por ons Co3+

3) Semicondutor P: silcio dopado com boro (3e)4) Semicondutor N: silcio dopado com fsforo (5e)

Defeitos cristalinos

5>

Soluo slida substitucional: ligas metlicasCobre + zinco (lato)Cobre + nquel (monel)

Cobre + estanho (bronze)

Limite de solubilidade: depende do valncia, tamanhoe estrutura cristalina dos tomos envolvidos

Soluo slida substitucional: Porcentagem em peso (%p) Porcentagem atmica (%at)

Exemplo: Uma liga Pb-Sn para soldagem contm aproxi-madamente 60% peso de estanho. Calcule as % atmicas.Dados: massa atmica Sn = 118,7g/mol; Pb = 207,2g/molBase de clculo: 100g de liga 60g de Sn e 40g de PbEstanho (Sn)

Chumbo (Pb)

Total de tomos:

Sn (%at) = Pb (%at) =

Defeitos cristalinos

6>

)1002,6(1930,0)1002,6(2,207

40 2323 =)1002,6(5055,0)1002,6(

7,11860 2323 =

)1002,6(6985,0)1002,6()1930,05055,0( 2323 =+724,0

6985,05055,0 = 276,0

6985,01930,0 =

Defeitos cristalinos

7>

Soluo slida intersticial:ocupao de vazios na clula unitria

Exemplo: tomos de carbono em ferro

Solubilidade mxima C na ferrita a 723C: 0,02%p

Interstciostetradricos

CCC

Interstciosoctadricos

CCC

Defeitos cristalinos

8>

Soluo slida intersticial:ocupao de vazios na clula unitria

Exemplo: tomos de carbono em ferro

Solubilidade mxima C na austenita a 1150C: 2,0%p

Interstciosoctadricos

CFC

Interstciostetradricos

CFC

Defeitos cristalinos

9>

Defeitos de linha (discordncias): define em um planoatmico especfico a interface entre uma regio deformadae outra no deformada.

Vetor de Burgers (b): define a movimentao dos planos atmicos segundo um sistema de deslizamento

Defeitos cristalinos

Discordncias: Vetor de Burgers (b): define o deslocamento entre planos atmicos

cunha ou aresta: vetor de Burgers discordncia

hlice ou helicoidal: vetor de Burgers // discordncia

10>

Defeitos cristalinos

Discordncias: Vetor de Burgers (b): define o deslocamento entre planos atmicos

cunha ou aresta: vetor de Burgers discordncia

hlice ou helicoidal: vetor de Burgers // discordncia 11>

Vetor de Burgers, b

Defeitos cristalinos

13>

Falhas de empilhamento metais CFC / HC

falhas de empilhamento Defeitos de superfcie: contornos de macla

contornos de (sub)gro

CFC: ABCABC...

HC: ABABA...

Descontinuidadena sequncia de

empilhamento dos planos compactos =

falha de empilhamento(stacking fault)

Defeitos cristalinos

14>

Contornos de macla: CCC: (112)[111]CFC: (111)[112]HC: (1012)[1011]

_ _

microestrutura de liga Cu-Zn

Defeitos cristalinos

15>

Contornos de subgro: pequeno desajuste cristalogrfico entre regies vizinhas,resultante do alinhamento de discordncias

D = b/

b

Gro 1

Gro 2

CSG

CSG em cristalde germnio

(1000X)

Defeitos cristalinos

16>

Contornos de gro: grande desajuste cristalogrfico entre regies vizinhas

aplicao de inoculantes emfundidos de alumnio para

evitar macrogros

Defeitos cristalinos

17>

Contornos de gro: revelao por ataque metalogrficoobservao por microscpio tico

longitudinal transversal normal

Revelao damicroestrutura

por microscopiatica

Microestrutura ferrtico-perltica em umatira a quente comercial (ao ARBL)

Defeitos cristalinos

18

Bibliografia:

Van Vlack, L. H. Princpios de Cincia dos Materiais. Ed. Edgard Blucher, So Paulo, 1970, pp. 79-102.

Guy, A. G. Cincia dos Materiais. LTC/Edusp, So Paulo, 1980, pp. 139-158.

Dieter, G. E. Metalurgia Mecnica. Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1981, pp. 92-129.

Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construo Mecnica I. 2009. Permitida a impresso e divulgao. http://www.dem.feis.unesp.br/cadernetaeletronica/gallego/