4- Defeitos

Prévia do material em texto

1
IMPERFEIÇÕES CRISTALINAS
2
O QUE É UM DEFEITO? 
	É uma imperfeição ou um "erro" no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. 
Podem envolver uma irregularidade 
na posição dos átomos;
no tipo de átomos.
 	“O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado”. 
3
Defeitos Pontuais Associados c/ 1 ou 2 posições atômicas;
Defeitos lineares	 Uma dimensão.
TIPOS DE DEFEITOS
Classificados de acordo com sua geometria ou dimensões
Defeitos interfaciais ou de fronteira 	 Duas dimensões;
Defeitos volumétricos 	 Três dimensões.
DEFEITOS PONTUAIS
Vacâncias
Intersticiais
Substitucionais
 Vacâncias ou lacunas: sítios atômicos vagos na estrutura cristalina
 Intersticiais: átomos extras ocupando posições entre os sítios atômicos
Obs: A formação de um defeito intersticial implica na criação de uma vacância, por isso este defeito é menos provável que uma vacância
 Substitucionais: átomos de elementos “estranhos” inseridos na rede cristalina
4
DEFEITO DE SCHOTTKY
Cristal covalente: vacância Cristal iônico: par de vacâncias
FRENKEL
Ocorre quando um íon sai de sua posição normal e vai para um interstício.
5
IMPUREZAS
Átomos estranhos (impurezas ou elementos de liga) sempre estarão dispersos na estrutura cristalina; 
Estas impurezas são classificadas em duas classes:
NÃO existe metal 100% puro;
6
 INTERSTICIAIS - Na qual os átomos de soluto estão posicionados nos interstícios das células cristalinas do solvente. 
 SUBSTITUCIONAIS - Na qual os átomos de soluto estão alocados em posições atômicas originalmente pertencentes ao átomo de solvente.
SOLUÇÕES SÓLIDAS
É obtida com a adição intencional de outros elementos (elementos de liga) no metal solvente.
As soluções sólidas também são classificadas em substitucionais e intersticiais.
7
DEFEITOS PONTUAIS
Impurezas: Elementos ou compostos químicos que se originam de matérias-primas ou do processamento.
Dopantes: Elementos ou compostos adicionados deliberadamente, em condições conhecidas e em locais específicos da estrutura, para obter um efeito benéfico nas propriedades ou processamento.
De modo geral, o efeito das impurezas é prejudicial, enquanto que o efeito dos dopantes é útil nas propriedades dos materiais.
8
VACÂNCIAS 
Assim o n° de lacunas para uma dada quantidade de material é função da temperatura de acordo com a equação: 
9
 
Ex 1: Calcule o número de lacunas em 1 m3 de Cu a 1000C. 
Dados:
A
Cu
 = 63.5 g/mol
r
 = 8.4 g
/
Cm³
Q
v
 = 0.9 eV/atom
N
A
 = 6.02 x 1023
atoms/mol
Ex 2: Calcule o numero de Lacunas por metro cubico no ferro a 850°C. A energia para a formação de lacunas é de 1,08 eV/atomos. Adicionalmente, a densidade e o peso atômico para o Fe são 7,65 /cm³ e 55,85 g/mol, respectivamente. 
DISCORDÂNCIAS
 Uma discordância é um defeito cristalino linear no qual diversos átomos estão desalinhados e conseqüentemente provocam uma distorção na estrutura cristalina.
 Toda a teoria de deformação e endurecimento de metais é fundamentada na movimentação de discordâncias.
 Pode ser de 3 formas:
 DISCORDÂNCIA EM CUNHA OU ARESTA;
 DISCORDÂNCIA EM HÉLICE;
 DISCORDÂNCIAS MISTAS.
11
DEFEITOS CRISTALINOS - LINEARES
12
DEFEITOS LINEARES - DISCORDÂNCIAS
As discordâncias estão associadas com a cristalização e a deformação (origem: térmica, mecânica e supersaturação de defeitos pontuais);
A presença deste defeito é a responsável pela deformação, falha e ruptura dos materiais.
	Podem ser:
Cunha
Hélice
Mista
DISCORDÂNCIA EM CUNHA (ARESTA)
 Pode ser entendida como um plano extra de átomos no reticulado que provoca uma imperfeição linear;
 Vetor de Burgues (b) representa a magnitude e a direção da distorção do reticulado;
13
 A magnitude desta distorção normalmente tem a ordem de uma distância Interatômica;
 Na discordância em cunha o vetor de Burgues é perpendicular a linha de discordância (plano extra).
b
14
DISCORDÂNCIAS EM CUNHA
15
DISCORDÂNCIAS EM CUNHA
16
DISCORDANCIA EM HÉLICE
Produz distorção na rede;
O vetor de burger é paralelo à direção da linha de discordância.
17
DISCORDANCIA EM HÉLICE
18
CONSIDERAÇÕES GERAIS
A quantidade e o movimento das discordâncias podem ser controlados pelo grau de deformação (conformação mecânica) e/ou por tratamentos térmicos ;
Com o aumento da temperatura há um aumento na velocidade de deslocamento das discordâncias favorecendo o aniquilamento mútuo das mesmas e formação de discordâncias únicas;
Impurezas tendem a difundir-se e concentrar-se em torno das discordâncias formando uma atmosfera de impurezas
19
As discordâncias geram vacâncias;
As discordâncias influem nos processos de difusão;
As discordâncias contribuem para a deformação plástica;
DISCORDÂNCIA MISTA
Os materiais metálicos só apresentarão discordâncias mistas.
20
Cunha
Espiral
Mista
CONTORNOS DE FASE
Os contornos de fase são as fronteiras que separam fases com estruturas cristalinas e composições distintas. 
21
DEFEITOS CRISTALINOS - INTERFACIAIS
CONTORNOS DE GRÃO
22
Ângulo de desalinhamento
Ângulo de desalinhamento
Contorno de grão de alto ângulo
Contorno de grão de baixo ângulo
CONTORNOS DE GRÃO
 São superfícies que separam dois grãos ou cristais com diferentes orientações;
 Como são possíveis diferentes orientações entre cristais adjacentes existem contornos de grão “mais” ou “menos” ajustados: 
23
CONTORNOS DE MACLA
Podemos considerar as maclas como um tipo especial de contorno de grão no qual existe uma simetria especular, ou seja, os átomos de um lado do contorno estão localizados em uma posição que é a posição refletida do outro lado. 
A região de material entre os contornos é chamada de macla.
As maclas são resultantes de deslocamentos atômicos produzidos por tensões de cisalhamento (maclas de deformação) ou durante tratamento térmico (maclas de recozimento).
A formação de maclas (maclação) ocorre em planos cristalográficos definidos e direções cristalográficas específicas, que são dependentes da estrutura cristalina. 
24
CONTORNOS DE MACLA
 Maclas de recozimento ocorrem em metais com estrutura CFC.
 Maclas de deformação ou mecânicas são observáveis em metais CCC e HC.
25
 CONTORNOS DE MACLA
26
DEFEITOS VOLUMÉTRICOS 
POROS;
TRICAS;
INCLUSOES;
FASES.