Imperfeições nos sólidos

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Imperfeições nos 
sólidos 
Tipos: 
 Composições com mesmo elementos 
 Lacunas ou vacâncias 
 Auto-intersticial 
 
 Composições com elementos diferentes - solução sólida (mistura 
de componentes) 
 Intersticial 
 Substitucional 
1) Defeitos pontuais 
Composições com mesmo elementos 
Composições com elementos diferentes - solução sólida (mistura): 
 
Solvente – componente em maior concentração (elemento hospedeiro) 
Soluto – componente em menor concentração (impureza) 
2) Defeitos lineares 
3) Defeitos de Interfaciais 
Defeitos Volumétricos ou de massa 
 Estes incluem os poros, trincas, agregados, (inclusões exógenas), formação de fases 
Microscopia 
 Alguns elementos estruturais possuem dimensões 
macroscópicas (olho nu). Entretanto, na maioria dos 
materiais determinados elementos estruturais 
denominados como microestruturas, devem ser 
investigados utilizando-se algum tipo de microscópio. 
Microestruturas: 
 
 Imperfeições cristalinas – contornos de grão, bem como a 
forma e o tamanho médio dos grãos. 
 Textura da superfície – rugosa, lisa, porosidade 
 Formas estruturais - fibras 
Técnicas de microscopia 
Microscopia óptica 
Microscopia óptica (MO) 
Sistema utiliza radiação iluminação e lentes apropriadas 
no modo de reflexão. A amostra deve ser lixada, polida e 
submetida a tratamento – ataque químico. Análise de 
baixo custo. Ampliações até 2000x 
Microscopia eletrônica de varredura (MEV) Ampliações de 10 a 50.000x 
Microscopia eletrônica de varredura (MEV) - Ampliações de 10 a 
50.000x 
Microscopia eletrônica de transmissão (MET) – Ampliações superiores 
a 50.000x 
 Sistema utiliza feixes de elétrons no lugar de radiação. A amostra é bombardeada 
por um feixe de elétrons e a imagem é formada por lentes magnéticas. 
 
Microscopia de varredura por sonda – MVS 
 Nesse sistema utiliza-se uma minúscula sonda com uma extremidade fina 
(agulha). A sonda é movida ao longo do plano da superfície. Durante a 
varredura, a sonda sofre deflexões. Os movimentos da sonda no plano da 
superfície e para fora do plano são monitorados eletronicamente e projetando 
uma imagem tridimensional da superfície. 
 
Vantagens: 
• Realização de análises em escalas nanométricas. 
 
• São geradas imagens ampliadas tridimensionais, as quais fornecem 
informações topográficas das amostras. 
 
• Alguns MVS podem ser operados em diversos ambientes (ex vácuo, ar, 
líquido) e dessa forma uma determinada amostra pode ser examinada no seu 
ambiente apropriado. 
 
 
 
Microestrutura e Fases 
 nos sólidos 
 
Diferenças Estruturais – escalas 
A maioria dos sólidos apresenta estruturas em escala bem superior 
à das dimensões atômicas ou moleculares. Podemos classificar as 
estruturas quanto ao tamanho em: 
 
 
Estrutura nível atômico (Estudo em Raios-X) 
Estruturas cristalina - 0,1 angströms (Å); 
 
Microestruturas: 
Estruturas nanométricas (1 nanômetro até 100 nm); 
Estruturas micrométricas (0,1 micrometros até 500 µm) ; 
Estruturas milimétricas - visíveis a olho nu. 
 
 
 
Microscopia eletrônica MEV e MET 
Fases nos sòlidos 
 
 
Um sólido, classificação quanto a microestrutura: 
 
uma fase Monofásico 
 mais fases Polifásico 
 
Fase é uma região homogênea do espaço que possui, em média, as mesmas propriedades físicas e 
químicas. 
 
As fases e distribuições das fases são características importantes dos sólidos. Mas não são 
características estáticas. 
 
Podem ser alteradas por processos térmicos, mecânicos, elétricos, ópticos, eletrônicos, etc. Em 
geral, os processos mais comuns para transformar as fases são os tratamentos térmicos e/ou 
mecânicos. A temperatura é uma variável essencial em transformação de fases. A alteração das 
estruturas, formas e distribuições de fases com finalidades específicas denomina-se 
processamento. 
 
 As Figuras a seguir apresentam fotomicrografias em diferentes escalas lineares. As propriedades 
das estruturas nanométricas e micrométricas dependem das formas dos agregados atômicos e 
moleculares. 
 
Avaliação de defeitos estruturais (Nível atômico) 
Defeito de discordância – do tipo linear 
Fotomicrografia de Liga de aço (Fe-Mn-Cr-Si) - 
Formação de contornos de grão e sub-grão. 
Avaliação de microestruturas 
Defeito contorno do grão 
Avaliação da superfície – número de fases 
Avaliação de tratamento térmico 
Aplicações 
 
• Avaliar a superfície, número de fases, aspecto físico (tal 
como porosidade), defeitos, para assegurar que as 
associações entre propriedades e microestruturas 
sejam compreendidas de forma correta; 
 
• Determinar se o material foi ou não tratado 
termicamente de maneira correta; 
 
• Determinar o tamanho médio de grãos - esse valor é 
usado largamente para a especificação de aços; 
 
• Investigar o modo de uma fratura mecânica; 
 
• Projetar materiais com novas combinações de 
propriedades. 
 
Capítulos do Callister tratados nesta aula 
– Capítulo 3, 30-37; 47-53 
- Capítulo 4, pág 71- 76 
• Outras referências importantes 
– Van Vlack , L. - Princípios de Ciência dos Materiais, 3a ed. 
 
Sites de busca: 
www.cienciasdosmateriais.org