Fases metálicas [10]

1>

Materiais de engenharia metais

propriedades

purosMetais/substâncias

mistura (liga)

Propriedades estrutura (fases)

Fase: volume de material fisicamente homogêneo.

Fases metálicas

2>

Materiais

monocristalinos policristalinos

monofásico polifásicos

estrutura

composição química

Fases metálicas

3>

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.

Fases metálicas

4>

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.

Fases metálicas

5>

Cristais gigantes

http://giantcrystals.strahlen.org/indexneu.htm

Fases metálicas

6>

Cristais gigantes: Naica, México.

http://giantcrystals.strahlen.org/indexneu.htmT. Bernabei et al. International Journal of Speleology, 36(1), pp. 23-30, 2007.

Fases metálicas

7>

Cristais gigantes: Naica, México.

Fases metálicas

8>

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

9>

Efeito da temperatura e pressão

SÓLIDO

LÍQUIDO

GÁSfusão

solidificação

substância pura

liquefação

vaporização

sublimação

ressublimação

Fases metálicas

10>

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

11>

Fases metálicas

Solidificação de substâncias puras:

12>

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:

13>

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)

14>

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/

15

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/