Aula Revisão 1ªPB [Modo de Compatibilidade]

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCO
ESTUDO DE CASO – CONTROLE DE PRODUÇÃO
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Profª Anne Cerqueira
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Polimorfismo e Alotropia
- Exercício 1: O que é polimorfismo ou alotropia? Quais as
consequências deste fenômeno nas propriedades dos materiais?
- Exercício 2: À temperatura ambiente, o estrôncio exibe estrutura
CFC. Ao ser aquecido acima de 557 °C, esse arranjo atômico
transforma-se em CCC. Determine a variação de volume que
envolve essa transformação alotrópica. Considere que na
temperatura ambiente o raio é de 0,215 nm e acima de 557°C o
parâmetro de rede é a=0,577nm. Explique o resultado final.
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Polimorfismo e Alotropia
- Exercício 1: O que é polimorfismo ou alotropia? Quais as
consequências deste fenômeno nas propriedades dos materiais?
Resolução:
- Polimorfismo = existência de mais de uma estrutura cristalina para
um mesmo material dependendo da temperatura e da pressão.
- Alotropia = polimorfismo em elementos puros.
- Geralmente as transformações polimorficas são acompanhadas de
mudanças na densidade e mudanças de outras propriedades físicas.
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Polimorfismo e Alotropia
Resolução:
- Exercício 2: À temperatura ambiente, o estrôncio exibe estrutura CFC. Ao ser aquecido acima
de 557 °C, esse arranjo atômico transforma-se em CCC. Determine a variação de volume que
envolve essa transformação alotrópica. Considere que na temperatura ambiente o raio é de
0,215 nm e acima de 557°C o parâmetro de rede é a=0,577nm. Explique o resultado final.
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Direção e Densidade Linear
- Exercício 1: Calcule e compare as
densidades lineares das direções
[100], [110] e [111] para uma
estrutura CFC.
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Direção e Densidade Linear
- Exercício 1: Calcule e compare as densidades lineares das direções [100], [110] e
[111] para uma estrutura CFC.
Resolução:
Para o vetor [100] Para o vetor [110] Para o vetor [111]
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Direção e Densidade Linear
- Exercício 1: Calcule e compare as densidades lineares das direções [100], [110] e
[111] para uma estrutura CFC.
Resolução:
Para o vetor [100] Em relação aos átomos Em relação a célula unitária
Densidade Linear
A B
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Direção e Densidade Linear
- Exercício 1: Calcule e compare as densidades lineares das direções [100], [110] e
[111] para uma estrutura CFC.
Resolução:
Em relação aos átomos Em relação a célula unitária
Densidade Linear
Para o vetor [110]
A
B
C
D
E
B E C
aresta
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Direção e Densidade Linear
- Exercício 1: Calcule e compare as densidades lineares das direções [100], [110] e
[111] para uma estrutura CFC.
Resolução:
Em relação aos átomos Em relação a célula unitária
Densidade Linear
Para o vetor [111]
A
B
C
D
E
aresta
F
B F
aresta
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Plano e Densidade Planar
- Exercício 1: Calcule e compare as
densidades planares dos planos
(100) e (110) para uma estrutura
CCC.
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Plano e Densidade Planar
- Exercício 1: Calcule e compare as densidades planares dos planos (100) e (110)
para uma estrutura CCC.
Resolução:
Para o plano (100) Em relação aos átomos Em relação a célula unitária
aresta
ar
es
ta
A
B C
D
A
A
D
D
B BC C
Densidade Planar
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Plano e Densidade Planar
- Exercício 1: Calcule e compare as densidades planares dos planos (100) e (110)
para uma estrutura CCC.
Resolução:
Para o plano (110) Em relação aos átomos Em relação a célula unitária
A
B
C
D
A
EB
F
Densidade Planar
E
F
G
G
A
EB
F
G
Dface
ar
es
ta
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Difração
- Exercício 1: Determine o ângulo de difração esperado para a
reflexão da primeira ordem do conjunto de planos (113) para a
platina com estrutura cristalina CFC quando uma radiação
monocromática com comprimento de onda de 0,1542nm é usada.
- Exercício 2: O metal irídio possui uma estrutura cristalina CFC.
Se o ângulo de difração para o conjunto de planos (220) ocorre a
69,22º (reflexão de primeira ordem) quando é usada a radiação X
monocromática com comprimento de onda de 0,1542nm, calcule:
a) o espaçamento interplanar para este conjunto de planos;
b) o raio atômico para o átomo de irídio.
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Difração
- Exercício 1: Determine o ângulo de difração esperado para a reflexão da primeira
ordem do conjunto de planos (113) para a platina com estrutura cristalina CFC
quando uma radiação monocromática com comprimento de onda de 0,1542nm é
usada.
Resolução:
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Difração
- Exercício 2: O metal irídio possui uma estrutura cristalina CFC. Se o ângulo de
difração para o conjunto de planos (220) ocorre a 69,22º (reflexão de primeira
ordem) quando é usada a radiação X monocromática com comprimento de onda de
0,1542nm, calcule:
a) o espaçamento interplanar para este conjunto de planos;
b) o raio atômico para o átomo de irídio.
Resolução: a) o espaçamento interplanar para este conjunto de planos
Resolução: b) o raio atômico para o átomo de irídio.
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos Pontuais associados c/ 1 ou 2 posições atômicas
 Defeitos lineares uma dimensão
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
 Defeitos volumétricos três dimensões
 Lacunas, Vacâncias ou vazios
 Átomos Intersticiais
 Frenkel
 Schottky
Ocorrem em sólidos iônicos
 Cunha
 Hélice
 Mista
o Superfície externa
o Contorno de grão
o Fronteiras entre fases
o Maclas ou Twins
o Defeitos de empilhamento
 Inclusões: Impurezas estranhas.
 Precipitados: são aglomerados de partículas cuja composição difere da matriz.
 Fases: forma-se devido à presença de impurezas ou elementos de liga (ocorre quando o limite
de solubilidade é ultrapassado).
 Porosidade: origina-se devido a presença ou formação de gases.
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos Pontuais associados c/ 1 ou 2 posições atômicas
 Lacunas, Vacâncias ou vazios
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Imperfeições em Sólidos
 Lacunas, Vacâncias ou vazios
Resolução:
 Defeitos Pontuais associados c/ 1 ou 2 posições atômicas
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Imperfeições em Sólidos
SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
FATORES QUE INFLUEM NA FORMAÇÃO DE SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
(REGRA DE HOME-ROTHERY)
 Raio atômico deve ter uma diferença de no máximo 15%
 Estrutura cristalina mesma
 Eletronegatividade próximas
 Valência mesma ou maior que a do hospedeiro
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Imperfeições em Sólidos
SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
Porcentagem em peso (ou massa):
Porcentagem em peso atômico:
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Imperfeições em Sólidos
SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
 Conversões entre composições
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Imperfeições em Sólidos
SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
 Conversões entre composições
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Imperfeições em Sólidos
SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
 Conversões entre composições
Resolução:
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAISImperfeições em Sólidos
SOLUÇÕES SÓLIDAS SUBSTITUCIONAIS
 Conversões entre composições
Resolução:
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão
ASTM
Tamanho de grão (de 1 a 10)
Procedimento:
tira-se uma foto ampliada 100 X e compara-se com o número de tamanho de grão 
(o que mais se assemelha). Ou seja:
n: número do tamanho de grão
N: número médio de grãos por polegada quadrada a uma ampliação de 100X
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão ASTM
Exercício 1: Em uma construção, o aço inoxidável está largamente presente em
fachadas, coberturas e decorações, e também se encontra em outras funções de
obra como as estruturas ou pavimentos. Uma micrografia do aço inoxidável
martensítico (liga ferro-cromo) está representada na figura abaixo, considerando
uma ampliação de 100X.
a) Determine o número ASTM do tamanho do grão
para esta liga.
b) Determine quantos grãos devem existir por
polegada ao quadrado.
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão ASTM
Exercício 1: Em uma construção, o aço inoxidável está largamente presente em fachadas, coberturas e
decorações, e também se encontra em outras funções de obra como as estruturas ou pavimentos. Uma
micrografia do aço inoxidável martensítico (liga ferro-cromo) está representada na figura abaixo,
considerando uma ampliação de 100X.
Resolução: a) Determine o número ASTM do tamanho do grão para esta liga.
n=3
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão ASTM
Exercício 1: Em uma construção, o aço inoxidável está largamente presente em fachadas,
coberturas e decorações, e também se encontra em outras funções de obra como as
estruturas ou pavimentos. Uma micrografia do aço inoxidável martensítico (liga ferro-cromo)
está representada na figura abaixo, considerando uma ampliação de 100X.
Resolução: b) Determine quantos grãos devem existir por polegada ao quadrado.
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
 traçam-se segmentos de linha reta com comprimentos L
 calcula-se a média do número de contornos de grãos interceptados (M)
 divide-se o tamanho da reta (L) pela média de contornos de grãos interceptados (M).
Obtém-se um valor X
 Divide-se esse valor X pela ampliação (A)
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exercício 1: Usando o método da intersecção, determine o tamanho médio de
grão, em milímetros, de uma amostra cuja microestrutura esta mostrada abaixo;
suponha que a ampliação é de 100X e use pelo menos sete segmentos de linha
reta. (Dado: L=60mm e M = 8,7. A= 100X )
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Imperfeições em Sólidos
 Defeitos planos ou interfaciais (fronteiras) duas dimensões
o Contorno de grão
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exercício 1: Usando o método da intersecção, determine o tamanho médio de grão, em
milímetros, de uma amostra cuja microestrutura esta mostrada abaixo; suponha que a
ampliação é de 100X e use pelo menos sete segmentos de linha reta. (Dado: L=60mm e M = 8,7.
A= 100X )
Resolução: