Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia - ITEC
Faculdade de Engenharia Mecânica
Metalografia e Tratamento Térmico
Professor: José Maria do Vale Quaresma
Energia de Falha de Empilhamento.
Aluno:
Fabio Douro de Souza – 03021009601
Março-2012
- Falhas de Empilhamento.
As falhas de empilhamento é um tipo de defeito da estrutura cristalina, bastante
comum nos materiais Cúbico de Faces Centradas (CFC) e ocorrem quando, em uma
pequena região do material, há uma falha na sequência regular de empilhamento dos
planos compactos. Nos metais CFC a sequência de empilhamento é “... ABCABCABC...”
e nos metais HC a sequência regular é “ ...ABABAB...”
Essas falhas nas sequências regulares podem ser localmente alteradas por
deformação plástica e aglomerados de defeitos puntiformes criados por irradiação do
material por partículas pesadas de alta energia ou têmpera, dando origem aos defeitos de
empilhamento, metais CFC “... ABCABABC...” e metais HC “ ...ABABBAB...”
Figura 1.1 – Empilhamento dos planos compactos na estrutura CFC.
(apostila do Profº. Jorge Teófilo).
- Energia de Falha de Empilhamento.
A Energia de Falha de empilhamento é o fator que controla os processos
termicamente ativados de escorregamento cruzado e consequentemente a resistência a
deformação, influenciando de forma marcante nas características mecânicas dos
materiais metálicos.
Metais com baixa energia de falha de empilhamento geralmente desenvolvem
grandes e numerosas falhas de empilhamento no encruamento e têm características
mecânicas diferentes dos metais com alta energia de falha de empilhamento.
Algumas conseqüências são associadas à energia de falha de empilhamento,
como por exemplo, uma energia de empilhamento muito baixa apresenta maior
quantidade de discordâncias, maior energia armazenada de deformação, recristalização
mais fácil, maior resistência a fluência, maior suscetibilidade à corrosão sob tensão, entre
outras.
As direções dos vetores de Burgers das discordâncias parciais não são
perpendiculares, existe entre eles uma força de repulsão à qual se contrapõe uma força
de atração devida à energia de falha de empilhamento. O Equilíbrio entre estas duas
forças determina a largura da faixa defeituosa.
Portanto no equilíbrio, a força de repulsão se iguala à energia de falha de
empilhamento, onde a equação pode ser expressa:
� � � � ������� · �� 2��� �� ��� � �� �� �� � Onde: � é a força de repulsão entre as parciais; � é a energia de falha de empilhamento;
���� é o módulo de cisalhamento no plano (111) que contém a falha, cujo valor é 1 3�
(� ! ��� " � , onde �#$ são os coeficientes de rigidez elástica;
��� · �� é o produto escalar dos vetores de Burgers das discordâncias parciais; � é a largura da falha de empilhamento, ou seja, a distância entre as discordâncias
parciais; �, sendo � " 1 para uma discordância em espiral e � � 1 " % para uma discodância em
cunha (% é a razão de Poisson)
Tabela 1.1 – Energia de falha de empilhamento para alguns materiais
Material Estrutura Energia de falha de
empilhamento (mJ/m²)
Tungstênio CCC 1860
Molibdênio CCC 1450
Tântalo CCC 942
Nióbio CCC 537
Níquel CFC 220
Alumínio CFC 163
Cobre CFC 62
Ouro CFC 50
Prata CFC 22
Aço AISI 304L CFC 19
Latão (30%Zn) CFC 12
Zinco HC 140
Magnésio HC 125
Cádmio HC 175
Fonte: Padilha (2000)
Bibliografia
CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
VAN VLACK, L.H. Princípios de ciência dos materiais. 3.d. São Paulo: Edgard Blücher, 1977. PADILHA, Angelo F. Materiais de engenharia: microestrutura e propriedades. Curitiba: Hemus, 2000.
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