Defeitos Interfaciais

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Defeitos Interfaciais
Ciência dos Materiais – FTM100 T02
Professora: Satomi Chaar
 Grupo 5: 
Carlos Eduardo – 21551579
Ana Paula - 21601210
Bárbara - 21555139
Yuri – 21552428
Adriana - 21555274
André - 
Defeitos interfaciais ou planares
Contornos que possuem duas dimensões (envolvem fronteiras) e normalmente separam regiões dos materiais de diferentes estruturas cristalinas ou orientações cristalográficas. Possuem alta energia.
São 5 tipos:
 Superfície externa
Contornos de grão
Contornos de Macla (Twin Boundaries)
Falhas de empilhamento
Contornos de fases
Defeitos na superfície externa
Um dos contornos mais óbvios, demarca os limites do cristal
Na superfície os átomos não estão completamente ligados
O estado de energia dos átomos na superfície é maior que no interior do cristal
As ligações não completadas desses átomos na superfície dão origem a uma energia de superfície.
Os materiais tendem a minimizar essa energia
A alta energia superficial é uma barreira para o processo de crescimento de cristal no início da solidificação e é a causa da sinterização
Exemplos
2. Contorno de grão 
Região que separa dois ou mais cristais de orientação diferente.
Possui vários graus de desalinhamento em grãos adjacentes
Átomos de impureza se agregam preferencialmente nesses contornos
Há uma energia de interface mais elevada = maior concentração de defeitos e ligações desfeitas
Há um empacotamento atômico menos eficiente
Os contornos de grão atuam como barreiras ao movimento de discordâncias, sítios para nucleação de fases e caminhos de propagação de trincas.
Ângulos entre os contornos de grãos
Contornos de baixo ângulo ocorrem quando a desorientação dos cristais é pequena
É formado pelo alinhamento de discordâncias
 
Ângulo < 5° - contorno de pequeno ângulo
Ângulo>15° - contorno de alto ângulo
exemplo
3. Contorno de macla
Maclas: distorções da rede cristalina causadas por pequenos deslocamentos dos átomos de suas posições regulares, devido a tensões ou tratamento térmico.
Simetria específica em espelho da rede cristalina: a parte deformada da rede pareça ser uma imagem da parte não deformada refletida em espelho.
Pode ocorrer durante a solidificação, deformação plástica, recristalização ou crescimento de grão.
A interface entre as porções deformada e não deformada é denominada de contorno de macla.
exemplos
Os átomos de um lado do contorno são imagens especulares dos átomos do outro lado do contorno
4. Falhas de empilhamento
As falhas de empilhamento são encontradas nos metais CFC quando existe uma interrupção na sequência de empilhamento (ABCABCABC ) dos planos compactos.
Uma sequência ABCABABCABC... Em uma região do crital CFC, caracteriza uma falha de empilhamento, que vem a ser uma pequena região HC dentro do crital CFC.
Falha de empilhamento são geradas durante deformação plástica.
4. Falhas de empilhamento
Um metal CFC terá mais ou menos falhas de empilhamento de acordo com a sua energia de falha de empilhamento (E.F.E) – um parâmetro sensivel à composição química.
A E.F.E. é uma tensão superficial que age no sentido de recombinar as parciais e eliminar as falhas. Mas também existe, em outro sentido, a força de repulsão entre as duas parciais.
Metais com baixa EFE desenvolvem grandes e numerosas falhas de empilhamento no encruamento, e têm carateristicas mecânicas diferentes dos metais com alta EFE.
4. Falhas de empilhamento
As falhas de empilhamento influem de forma marcante nas caracteristicas mecânicas dos materias metálicos.
Discordâncias dissociadas não podem realizar um movimento importante, que é o deslizamento cruzado.
Assim, metais CFC com baixa energia de falha de empilhamento tem grande densidade de falhas, e costumam apresentar as seguintes características:
 - Produzem arranjos planares de discordâncias no encruamento;
 - Possuem alta expoente de encruamento (n);
 - Possuem resistência à fluência, ou seja, ao amolescimento com a temperatura;
Podem surgir nos cristais CFC devido a dissociação de discordâncias faciais.
O deslizamento no sistema CFC ocorre nos planos {111} segundo as direções supercompactas <110> destes planos.
Falhas de empilhamentos são geradas durante a formação plástica.
Um metal CFC terá mais ou menos falhas de empilhamentos de acordo com a sua energia de falha de empilhamento (E.F.E) – um parâmetro sensível a composição química.
exemplo
5. Contornos de fases 
Os contornos de fase são as fronteiras que separam fases com estruturas cristalinas e composições distintas. 
Existem nos materiais multifásicos, através dos quais há uma mudança repentina nas características físicas e/ou químicas.
 
Defeitos Volumétricos ou de massa
Normalmente introduzidos no processo de fabricação e podem causar grandes influências nas propriedades dos materiais.
TIPOS:
Porosidade: Origina-se pela presença de gases durante o processamento do material.
 Inclusões: presença de impurezas estranhas
Trincas:
Outras fases: Ocorre quando o limite de solubilidade é ultrapassado.
exemplos
Inclusões de óxido de cobre (Cu2O) em cobre de alta pureza (99,26%) laminado a frio e recozido.
Porosidade
Fases
Exemplos
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Referências
CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. John Wiley & Sons, Inc., 2002. 
VAN VLACK, L. H., Princípio de Ciência e Tecnologia dos Materiais, 4ª. ed. Rio de Janeiro, Campus, 1984.