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TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS DEFEITOS CRISTALINOS “NÃO EXISTEM ESTRUTURAS CRISTALINAS PERFEITAS” Exemplos: Processos de cementação e nitretação de aços, Dopagem de semicondutores, Endurecimento de metais e ligas por encruamento (deformação a frio), Refino do tamanho de grão, Etc. • Imperfeições de ponto • Imperfeições de linha • Imperfeições de superfície IMPERFEIÇÕES DE PONTO (defeitos pontuais) LACUNAS onde: N é o n° de átomos T é a temperatura absoluta (K) k é a constante de Boltzmann (1,38 10-23 J/átomo K ou 8,62 10-5 eV/átomo K) Qv é a energia de ativação (J ou eV) Exemplo: 1 m3 de Cobre possui 8x1028 átomos e a 1000°C apresenta Nv = 2,2x1025 AUTO-INTERSTICIAL IMPUREZAS SUBSTITUCIONAIS INTERSTICIAIS SOLUÇÕES SÓLIDAS Exemplos: • Solução sólida substitucional: Prata 925 - constitui uma solução sólida substitucional com 7,5% de cobre na prata. • Solução sólida intersticial: Aços extra-doce - nestes aços, os átomos de C ficam alocados nos interstícios das células cristalinas. IMPERFEIÇÕES DE LINHA - DISCORDÂNCIAS CLASSIFICAÇÃO DAS DISCORDÂNCIAS • discordância em cunha • discordância em hélice e • discordância mista DISCORDÂNCIA EM CUNHA DISCORDÂNCIA EM HÉLICE DISCORDÂNCIAS MISTAS OBSERVAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS IMPERFEIÇÕES DE SUPERFÍCIE • superfícies externas, • contornos de fase. • contornos de grão, • contornos de macla e • defeitos de empilhamento. CONTORNOS DE FASE CONTORNOS DE GRÃO CONTORNOS DE MACLA MOVIMENTAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS E SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO DEFORMAÇÃO ELÁSTICA DEFORMAÇÃO PLÁSTICA MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIAS DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS • Metais recozidos e cuidadosamente preparados: 103 mm-2 • Metais altamente deformados: entre 109 e 1010 mm-2 (1000 km em 1 mm3) (1 mm3 de Cu apresenta 8.493.1019 átomos) • Metais deformados e submetidos a tratamento térmico: 105 106 mm-2 SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO INTERAÇÕES ENTRE DISCORDÂNCIAS Lista de exercícios Calcular a fração de lacunas (Nv/N) para o cobre na temperatura ambiente (293 K) e na temperatura de 1350 K. Assuma uma energia de ativação de 0,9 eV/átomo para as duas temperaturas. Dados: A temperatura de fusão do cobre puro é 1356 K. k = 8,62 x 10-5 eV/átomo. K A presença de impurezas ou a adição de elementos de liga diminui o número de lacunas em um material metálico? Justifique sua resposta. Qual a importância da existência de discordâncias nos materiais metálicos? Quais as implicações no comportamento mecânico? Por que o aumento do teor de C em um aço aumenta sua resistência (limite de escoamento e resistência)? Quais são os defeitos cristalinos planares (de superfície) e como estes podem interagir com as discordâncias?
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