Imperfeições Estruturais em Materiais

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1) Como são classificadas as imperfeições estruturais? Dê exemplos de imperfeições ou 
defeitos estruturais para cada uma das classificações. 
R: Podem ser classificados em termos da geometria dos defeitos cristalinos: puntiformes, de 
linha, bidimensionais e volumétricos; ou em termos da termodinâmica dos defeitos cristalinos: 
de equilíbrio e não-equilíbrio. Geométricos: Puntiformes: lacunas e auto-intersticiais; em linha: 
discordâncias; bidimensionais: contornos de grão, maclas, interfaces, superfícies livres; 
volumétricos: poros, trincas e inclusões. Termodinâmicos: equilíbrio: defeitos puntiformes como 
lacunas e autointersticiais; não-equilíbrio: contornos de grão, interfaces e superfícies. 
 
 
2) O que é uma discordância? Quais as causas de geração de uma discordância em um 
material? 
R: Defeito linear ou unidimensional entorno do qual alguns átomos estão desalinhados. As 
principais causas de formação são a criação de planos irregulares de átomos durante a 
solidificação do material, devido a um processo não linear de solidificação e principalmente 
devido a deformação mecânica. 
 
3) O vetor de Burger é a distância de deslocamento dos átomos ao redor da discordância, 
ou seja, dá a magnitude e a direção de distorção da rede. Qual a orientação deste vetor 
para discordâncias em cunha ou aresta? 
R: Discordância em cunha ou aresta: o vetor de Burger é perpendicular à linha de discordância. 
Discordância em espiral ou hélice: o vetor de Burger é paralelo á linha de discordância. 
Discordância mista: neste caso o vetor de Burger não é nem paralelo nem perpendicular à linha 
de discordância, mas mantém uma orientação fixa no espaço, coerente com as definições 
anteriores para as regiões puramente de aresta ou espiral 
 
 
4) A introdução de átomos de soluto em solução sólida no reticulado solvente-átomo 
invariavelmente produz uma liga com maior dureza que o metal puro. Existem dois 
tipos de solução sólida. Se os átomos do soluto e do solvente são aproximadamente do 
mesmo tamanho, os átomos do soluto irão ocupar posições no reticulado cristalino do 
solvente. É a chamada solução sólida substitucional. Se os átomos do soluto são muito 
menores que os átomos do solvente, eles ocupam a posição intersticial no reticulado. Os 
fatores que controlam a tendência à formação de solução sólida substitucional foram 
estabelecidos pelas regras de Hume-Rothery. Considerando essas regras, assinale a 
opção correta. 
( a ) Se a diferença entre o tamanho dos átomos do soluto e do solvente for maior que 
15%, o fator tamanho favorece a formação da solução sólida. 
( b ) Metais que possuem forte afinidade química entre si tendem a formar compostos. 
( c ) Metais muito próximos na série de eletronegatividade formam compostos 
intermetálicos. 
( d ) Para solubilidade completa em toda a faixa de composições, o soluto e o solvente 
têm que possuir estrutura cristalina diferentes. 
( e ) Para que ocorra solução sólida intersticial é necessário que a impureza apresente 
raio atômico bem menor que o hospedeiro 
Resposta correta: E 
 
5) De acordo com a tabela abaixo responda quais dos elementos você esperaria formar 
com o cobre: 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – CAMPUS ITABIRA 
Disciplina: Materiais de Construção I – EMEi05 Data: 
Professor: Moisés Luiz Parucker 
AULA 3 – LISTA DE EXERCÍCIOS A 
a) Solução sólida intersticial. Justifique. 
R: C, H e O – átomos muito menores que o hospedeiro – grande diferença de raio atômico. 
 
b) Solução sólida substitucional, com solubilidade incompleta. Justifique. 
R: Os elementos com estuturas cristalinas diferentes porém com raios atômicos semelhantes e 
que não forem citados nas letras A e C: Ag, Co, Cr, Fe e Zn. 
 
c) Solução sólida substitucional, com completa solubilidade. Justifique. 
R: A maior probabilidade envolve o elemento Al, Ni, Pd e Pt devido a menor diferença em termos 
de raio atômico (<15%), havendo ainda semelhança em termos de eletronegatividade, tipo de 
estrutura cristalina e valência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6) O contorno de grão favorece a nucleação de novas fases, difusão, etc. Por quê? Na 
prática, como o tamanho de grão pode ser controlado? Para um dado material, você 
esperaria que a energia de superfície fosse, maior, igual ou menor que a energia de 
contorno de grão? Por que? Além disso, a energia do contorno de grão para um grão de 
baixo ângulo é menor do que aquela para um contorno de grão de alto ângulo. Por que 
isso acontece? 
R: Porque é uma região de maior energia, sendo favorável a difusão de elementos e também 
alojamento de impurezas e outras estruturas possibilitando a formação de novas fases. Tem 
um papel importantíssimo nas propriedades dos materiais podendo ser controlado por meio 
do tempo de solidificação/resfriamento de um dado material metálico. As energias de 
superfície e de contorno de grão são similares, entretanto, no contorno a energia é sutilmente 
maior devido a maior desordem neste ambiente. O contorno de alto ângulo favorece um 
acumulo de energia em, por exemplo, deformações plásticas, onde há um campo de tensões 
sendo gerado. Sendo assim, a energia neste tipo de contorno é maior que em contornos de 
baixo ângulo. 
 
7) Explique sucintamente a diferença entre autodifusão e interdifusão. Cite duas razões 
pelas quais a difusão intersticial é normalmente mais rápida que a difusão por lacunas. 
R: autodifusão ocorre quando o elemento do material hospedeiro difunde por meio da 
presença de lacuna. Interdifusão ocorre quando um elemento externo difunde no 
material. A difusão intersticial é mais rápida devido ao menor tamanho dos átomos 
em difusão e também ao menor gasto energético para realização deste processo. 
 
 
8) Desenhe uma célula ortorrômica e no interior dela a direção [121]. Desenhe também o 
plano cristalográfico (210). 
R: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9) Desenhe uma célula monoclínica e no interior dela a direção [0-11]. Desenhe também o 
plano cristalográfico (002). 
 
R: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10) Indique os índices de Miller para o plano A e B mostrados nas células abaixo. 
 
R: 
 
 
 
 
11) Desenvolva expressões para a densidade planar para os planos (100) em estruturas 
cristalinas CFC em termos do raio atômico R. 
 
 
B (230) A(-1-11) A(122) 
- 
B(220) 
R: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12) O cobre tem uma estrutura CFC e um raio atômico de 0,1278 nm. Calcule sua 
densidade e confronte o valor calculado com o de densidade encontrados em livros. 
R: 
 
 
 
 
 
13) A célula unitária do alumínio é cubica com a=0,4049 nm. Calcule, a partir de sua 
densidade quantos átomos há por célula unitária? 
R: 4 
 
14) A prata é CFC e seu raio atômico vale 0,1444 nm. Qual a dimensão da aresta da sua 
célula? 
R: 0,4084 nm 
 
15) O titânio é CCC em altas temperaturas e seu raio atômico vale 0,145 nm. a) Qual o 
valor da aresta de sua célula unitária? b) Calcule sua densidade. 
R: a) 0335 nm, b) 4,24 g/cm3 
 
16) Calcule o parâmetro de rede para uma rede de átomos de chumbo. 
R: a=0,495 nm James Newell 
 
 
17) Uma liga contem 85% em peso de cobre e 15% em peso de estanho. Calcule a 
percentagem atômica de cada elemento. 
R: 8,6% atômicos de estanho, 91,4% atômicos de cobre. 
 
18) Quantos átomos por mm2 há sobre os planos (100) e (111) do chumbo (CFC)? 
R: 
(100)= 8,2x1012 átomos/mm2 
(111)=9,4x1012 átomos/mm2