Lista 1 - Reologia dos Polímeros

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Lista Metalurgia Física 
 
1. Defina vidro metálico e sólido amorfo. 
R: Sólido amorfo é qualquer sólido não cristalino obtido por qualquer método 
exceto pelo resfriamento contínuo à partir do estado líquido. 
 Vidro metálico é qualquer sólido não cristalino obtido por um resfriamento contínuo 
a partir do estado líquido. Para que isso ocorra, é necessário que tenha uma nucleação e 
crescimento de uma fase cristalina na região de líquido resfriado entre Tm e Tg, além de 
ter uma energia livre favorável para reação (G vidro > G cristal). 
 
2. Quais são as três regras empíricas que definem uma alta tendência de formação 
de vidro - TFA (glass-forming ability - GFA) 
R: Ter um sistema de multi-elementos (no mínimo três); diferença entre os raios atômicos 
superior a 12% entre os elementos constituintes; e calor negativo de mistura entre os 
elementos. Os itens listados colaboram positivamente para a tendência de formação de 
vidro. 
 
3. O que você entende por textura cristalográfica? 
R: Textura cristalográfica é a distribuição de orientações cristalinas em um policristal. A 
textura é consequência das condições de formação e processamento do policristal. Uma 
vez que essas condições são altamente direcionais, a textura cristalográfica está 
relacionada à orientação preferencial dos cristais em um material policristalino. 
 
4. Como se originam as texturas cristalográficas e cite exemplos das 
consequências da presença de textura nas propriedades de metais. 
R: As texturas cristalográficas são consequência das condições de formação e 
processamento do policristal e está relacionada a orientação preferencial dos cristais em 
um material policristalino. 
 Efeito na textura do material policristalino garante consequências nas 
propriedades do material, por exemplo a anisotropia é um deles, pela qual 
as propriedades físicas serão diferentes conforme as diferentes direções, ocasionando a 
formação de orelhas na estampagem. Um modo de evitar é o controle da textura na 
direção da espessura. 
 Outro exemplo é a consequência nas propriedades magnéticas, pela formação da 
textura Goss durante o processo de laminação, que aumenta a densidade de fluxo 
magnético em até 30% com relação ao aço sem essa textura. 
 
5. Defina: projeção estereográfica e figura de polo. 
R: Uma figura de pólo é um estereograma, ou seja, duas imagens bidimensionais 
que se complementam dando a noção tridimensional da textura, pela qual seus eixos são 
definidos por uma estrutura externa de referência (hkl) em que estão plotados nele todos 
os cristalitos do policristal. 
 Projeção estereográfica é um tipo de projeção em que a superfície de uma esfera 
é representada sobre um plano tangente a ela, utilizando-se como origem um ponto 
diametralmente oposto ao ponto de tangência do plano com a esfera. 
 
6. Cite as características das discordâncias em cunha e hélice. 
 R: Discordância em cunha é perpendicular ao vetor de Burgers e se move no 
plano de deslizamento na direção do vetor de Burgers. 
 Discordância em Hélice é paralelo ao vetor de Burgers e se move em um plano de 
deslizamento perpendicular ao vetor de Burgers. 
 
7. Quais os possíveis mecanismos para a movimentação de discordâncias? 
R: Há dois tipos de movimentação de discordâncias. O Deslizamento em que a 
discordância se move na superfície que contém sua linha e o vetor de Burgers. 
Escalonamento no qual a discordância se move para fora de sua superfície de 
escorregamento perpendicular ao seu vetor de Burgers. O escalonamento pode ser 
positivo, quando envolve remoção de material e está associado com tensões de 
compressão; e o negativo associado a tensões de tração. Para discordâncias em hélice, 
esta pode mudar seu plano de deslizamento, ocasionando o cross slip. O escalonamento 
envolve movimento de vacâncias, e depende diretamente da variação de temperatura. 
 
8. Relacione e defina o que são discordâncias parciais, discordâncias estendidas e 
falha de empilhamento. 
R: Discordâncias parciais são dissociações de uma discordância com um maior Vetor 
de Burgers, em duas dissociações parciais. Tal processo é energeticamente favorável, e 
causa uma falha na sequência de empilhamento, gerando uma região HC a partir de uma 
estrutura do tipo CFC. [1] 
 Discordâncias estendidas são uma combinação de duas discordâncias parciais 
dissociadas e separadas. As discordâncias parciais tendem a se separar enquanto a 
tensão superficial tende a uni-las. Elas atingem uma largura que é determinada pelo EFE 
(Energia de falha de empilhamento). [2] 
 Falha de empilhamento é a falha que ocorre no plano de escorregamento e é 
limitada por duas discordâncias parciais, denominadas Shockley (Vetor Burgers se 
encontra na região de falha). A falha de empilhamento possui uma energia superficial 
pequena quando comparada com a de um contorno de grão, mas é finita e a sua energia 
de falha determina a distância da discordância estendida. 
 
9. Em um metal CFC, uma discordância em hélice se aproxima de um obstáculo e 
momentaneamente é impedida de prosseguir. Após um aumento de tensão, a 
discordância pode ultrapassar o obstáculo por deslizamento cruzado. 
 
Parte A. Se a mesma discordância fosse inicialmente dissociada em duas parciais, 
o 
deslizamento cruzado poderia ocorrer? Explique? 
 
 
Part B. Esse obstáculo seria mais efetivo no cobre (baixa energia de falha de 
empilhamento) ou alumínio (alta energia de falha de empilhamento)? 
 
 
10. Defina sistema de deslizamento e cite as diferenças para os sistemas cristalinos 
CFC, CCC E HC. 
R: Sistema de deslizamento é definido pela combinação de um plano de deslizamento e 
uma das direções de maior empacotamento. Sistema CFC há 4 planos de densidade 
máxima {1 1 1} cada um com 3 direções compactas <1 1 0>, totalizando 12 sistemas de 
deslizamento. Além disso os planos possuem menores tensões de cisalhamento resolvida 
crítica, ou seja, a deformação plástica inicia-se com baixas tensões. Sistema HC , o plano 
basal tem o mesmo arranjo que o CFC mencionado anteriormente e as tensões críticas 
são pequenas em seus planos basais. Na estrutura CCC, o plano mais compacto é { 1 1 0 
} sendo as direções de maior empacotamento as < 1 1 1 >, a direção de deslizamento é 
bem definida nesta estrutura porém não é em seu plano de deslizamento. 
 
11. É possível para monocristais de zinco sofrer grande deformação plástica a 
baixas temperaturas. Isto não é verdade para o zinco policristalino, que 
normalmente mostra baixa ductilidade em baixas temperaturas. Explique. 
R: Metais como Zn, Cd e Mg quandono estado monocristalino, podem ser altamente 
deformados sendo que a taxa de encruamento é muito pequena pois não há deslizamento 
simultâneo em planos que se interceptam. Porém isso não ocorre para materiais 
policristalinos, que apresentam baixa ductilidade. Na deformação de policristais cada 
cristal deve deformar de modo que possa se adequar as mudanças de forma de seus 
cristais vizinhos. Cristais com um único plano de deslizamento não tem graus de liberdade 
suficientes para deformação plástica com grandes deformações. 
 
12. O que é tensão de cisalhamento resolvida e o que é tensão de cisalhamento 
resolvida crítica? 
R: A tensão de cisalhamento resolvida crítica é a tensão de cisalhamento resolvida 
no plano e na direção de deslizamento, necessária para iniciar a deformação plástica. É a 
tensão mínima exigida para iniciar um escorregamento de uma discordância. 
Tensão de cisalhamento resolvida são os possíveis sistemas de deslizamento 
equivalentes em que um cristal possui para mover suas discordâncias, este por sua vez 
iniciará no sistema que apresentar maior tensão de cisalhamentoresolvida. 
13. RESOLVER 
14. RESOLVER 
15. RESOLVER 
16. RESOLVER 
17. RESOLVER 
 
18. Defina solução sólida. O que são soluções sólidas substitucionais e 
intersticiais? Quais as condições para extensa solubilidade sólida nos dois tipos de 
soluções? 
R: Solução Sólida é uma mistura homogênea de duas ou mais espécies atômicas 
no estado sólido. Estas podem ser de dois tipos, as substitucional cujo átomos de soluto 
ocupam posições dos átomos de solvente; e também instersticial em que átomos de 
soluto ocupam espaços vazios ou interstícios que existem entre os átomos de solvente. 
 As condições para extensa solubilidade para soluções solidas substitucionais são: 
diâmetro atômico não pode diferir mais que 15%, deve cristalizar na mesma estrutura, 
eletronegatividade próxima na série eletroquímica e devem ter a mesma valência ou 
maior do soluto. Para soluções sólidas intersticiais o diâmetro do soluto deve ser menor 
que 59% que o diâmetro do solvente 
 
 
19. (a) O que você entende por atmosfera de soluto em discordâncias? (b) Explique 
a teoria de Cottrell para o escoamento nítido ou definido (c) Qual a consequência da 
presença de escoamento definido durante a conformação mecânica dos metais, e 
que soluções podem ser adotadas para resolver o problema? 
 
R: a) Atmosferas de soluto em discordâncias é o mecanismo que átomos de soluto 
migram para regiões de discordância, reduzindo a energia de deformação de rede e 
dificultando a movimentação destas discordâncias. b) IGUAL DA PROVA 1 c) Durante a 
conformação de peças de aço, pela qual há escoamento descontínuo, é que as peças 
utilizadas na estampagem podem levar o desenvolvimento de superfícies rugosas. Isto 
ocorre devido ao espalhamento desigual das bandas de Luders que deixam estrias na 
superfície do material, denominadas linhas de distenção. Há duas soluções para tal 
problema, primeiro seria a laminação de encruamento ou acabamento (produção de 
discordâncias livres) e a segunda seria a adição de elementos que removem os 
intersticiais de solução, formando carbonetos e nitretos estáveis. 
COISAS A MAIS 
Atmosfera de soluto é um conceito dinâmico  quando a discordância se movimenta 
soluto de sua atmosfera fica para trás (movimento de soluto por saltos entre interstícios) 
enquanto novos eátomos são incorporados  ocorrendo um realinhamento de soluto 
 
O limite de escoamento nítido significa que : uma vez iniciada a deformação 
plástica, o material efetivamente amolece e sofre uma deformação plástica 
relativamente grande. 
Esta deformação se espalha no material devido à 
concentração de tensões entre as regiões 
deformada e não deformada. 
Em geral, a deformação inicia-se em pontos de 
concentraçaõ de tensão como bandas discretas do 
material deformado, chamada Bandas de Lüders. 
As bandas de Lüders não devem ser confundidas 
com linhas de escorregamento. É possível ter 
centenas de cristais cooperando para formar uma 
banda de Lüders