ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS

Prévia do material em texto

ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Nome Completo: Herneuso Domingos da Silva
 Matrícula: 04073830
 Curso: Engenharia Elétrica
As propriedades de alguns materiais estão diretamente relacionadas às suas estruturas cristalinas, como exemplo, temos o magnésio e o berílio que tem a mesma estrutura, mas se deformam muito menos que a prata e o ouro, os quais têm outra estrutura cristalina, cerâmicas e polímeros não cristalinos são normalmente opticamente transparentes, enquanto que os mesmos materiais na forma cristalina tendem a ser opaco ou translúcido. Isso explica as significativas diferenças nas propriedades apresentadas por materiais cristalinos e não cristalinos que possuem a mesma composição.
Os materiais sólidos podem ser classificados em cristalinos ou não cristalinos de acordo com a regularidade na qual seus átomos, íons ou moléculas estão espacialmente dispostos em relação a seus vizinhos.
Os materiais cristalinos são aqueles no qual seus átomos encontram-se ordenados sobre longas distancias atômicas, formando uma estrutura tridimensional chamada rede cristalina,
Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros formam estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação, organizando-se geometricamente em uma rede 3D, (rede cristalina), estes materiais cristalinos, tem uma estrutura altamente organizada em relação aos materiais não cristalinos ou amorfos, nos quais não há ordenação atômica de longo alcance.
Há um número grande de diferentes estruturas cristalinas, desde estruturas simples exibidas pelos metais ate estruturas mais complexas exibidas por cerâmicos e polímeros.
Como a rede cristalina tem uma estrutura repetitiva, é possível descreve-la a partir de uma estrutura básica, a (célula unitária), que é a menor porção do cristal que ainda conserva a característica do mesmo.
Existem sete tipos (arranjos) de células unitárias que podem representar as estruturas das substancias cristalinas:
Cúbica, tetragonal, ortorrômbica, romboédrica, hexagonal, monoclínica e triclínica, são como (tijolos) em uma parede, que se repete por todo o material, ela consiste num pequeno grupo de átomos que formam um modelo repetitivo ao longo da estrutura tridimensional, A célula unitária representa a simetria da estrutura cristalina, nela os átomos são representados por esferas rígidas que dão origem aos sistemas cristalinos.
Dos 7 sistemas cristalinos, existe 14 arranjos distintos das células unitárias, que formam as redes (Redes Bravais). Cada uma destas células unitárias tem certas características que ajudam a diferencia-las uma das outras e também definem as propriedades dos materiais por elas formados.
Alguns metais e não metais podem ter mais de uma estrutura cristalina dependendo da temperatura e pressão, fenômeno esse conhecido como polimorfismo ou alotropia, que geralmente alteram a densidade e outras propriedades físicas, como o caso da (alotropia do ferro e do carbono).
Nos metais, a ligação metálica é não direcional, e não há grandes restrições quanto ao numero e posições de átomos vizinhos, assim os metais terão numero de coordenações alto e empilhamento compacto, a maior parte dos metais se estrutura nas redes:
- Cúbica de corpo centrado (CCC)
É uma rede cúbica em que existe um átomo em cada vértice e um no centro do cubo, se tocando ao longo da diagonal, corresponde à família de direções <111>
Numero de átomos da célula unitária
Na = 1+8x(1/8) = 2
Relação entre a e r: => a = .2R
a = parâmetro da rede
R = raio atômico
4R = a =>a = 4R/ => Nc = 8
FEA ccc = = = π = 0,68
- Cubica de face centrada (CFC)
É uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro de cada face do cubo e se tocam ao longo das diagonais das faces do cubo, corresponde à família de direção <110>
Na = 6x1/2+8x(1/8) = 4
Relação entre a e r: => a = 2R 
a = .2R
4R = a => a = 2R => NC = 12
FEA cfc = = 0,74
A rede CFC e a mais compacta
- Hexagonal compacta (HC)
A rede hexagonal compacta pode ser representada por um prisma com base hexagonal, cada átomo tangencia 3 átomos da camada de cima, 6 no seu próprio plano e 3 na camada abaixo do seu plano.
Relação entre R e a: => a = 2R
Na = 12x1/6+2x(1/2)+3 = 6
FEA = 0,74
NC = 12
A rede HC é tão compacta quanto a CFC
O fator de empacotamento de 0,74, obtido nas redes cfc e hc, é o maior possível para empilhar esferas em 3D
 Direções nos cristais para determinação dos planos cristalinos:
São importantes para: 
A deformação plástica (permanente), nos metais ocorre pelo deslizamento dos átomos, escorregando uns sobre os outros nos cristais, ocorrendo preferencialmente ao longo de planas direções específicos do cristal.
Para as propriedades de transporte, em certos materiais a estrutura atômica em determinados planos causa o transporte de elétrons e/ou acelera a condução nestes planos, e, relativamente reduz a velocidade em planos distantes destes.
Para a identificação dos planos cristalográficos é conveniente utilizar os índices de Miller, que descreve as direções e os planos cristalográficos em um metal. (Utilizando as coordenadas x, y e z).
Por volta de 1912, Max Von Laue, concebeu a possibilidade de realizar a difração de raios-X utilizando uma estrutura cristalina como rede de difração tridimensional.
A determinação da estrutura cristalina normalmente envolve a utilização de técnicas de difração, tais como difração de raios-X, elétrons ou nêutrons, pois possibilitam identificar informações a respeito da exata localização de cada átomo na estrutura.
 A composição química das fases e microrregiões pode ser estudada com uma dezena de técnicas, sendo que as mais utilizadas são:
 Análises de raios-X por comprimentos de onda ou por dispersão de energia, espectroscopia de elétrons Auger e microssonda iônica utilizando espectroscopia de massas. A quantidade, tamanho, morfologia e distribuição das fases e defeitos cristalinos são estudadas com auxílio de. 
Microscopia óptica (MO) permite a análise de grandes áreas em curto espaço de tempo, além de ser de utilização simples, rápida e pouco dispendiosa.
Microscopia eletrônica de varredura (MEV), por apresentar excelente profundidade de foco, permite a análise com grandes aumentos de superfícies irregulares, como superfícies de fratura;
Microscopia eletrônica de transmissão (MET). Permite a análise de defeitos e fases internas dos materiais, como discordâncias, defeitos de empilhamento e pequenas partículas (precipitados muito finos, de dimensões manométricas) de segunda fase, defeitos estes não observáveis por MO ou por MEV. 
Microscopia de campo iônico (MCI), Em menor extensão, mas em uma faixa exclusiva de alto aumento e excelente resolução, por apresentar excelente resolução, permite estudos difíceis de serem realizados com as outras técnicas, tais como observação de defeitos puntiformes, aglomerados de átomos de soluto "cluster" e análise da "estrutura" de contornos e de interfaces.
 Além das técnicas diretas mencionadas acima, existem dezenas de técnicas indiretas tais como dureza e resistividade elétrica, que são medidas de propriedades dos materiais sensíveis às modificações micro estruturais dos mesmos.
Em 2011 a descoberta dos quasicristais garantiu ao israelense Daniel Shechtman o Nobel em química.
Material didático ser grupo ser educacional módulo B - 86897 . 7 – Ciência dos Materiais – T.20221.B
https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-estadual-do-maranhao/engenharia-de-producao-bacharelado/cemat-1/4980907
https://www.passeidireto.com/arquivo/102669741/sistemas-cristalinos-redes-de-bravais-planos-e-direcoes-cristalograficas
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc33_4/206-AQ-8911.pdf
http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/materiaiscap5.pdf
Ciência e engenharia de materiais Aposti lha de aula. Rio de Janeiro: Pontifícia Univ ersidade Católica ( PUC), 2007