Lista ciências dos materiais

Prévia do material em texto

Ciências dos materiais – Engenharia de Produção 
 
 
1) Liste os defeitos abaixo e explique-os. Mostre e explique o que é uma vacância 
catiônica e aniônica. 
O da direita é o defeito de Schottky, devido à falta de um cátion e de um ânion na 
estrutura Cristina, já o esquerdo, o defeito é de Frenkel, devido seu cátion está 
ocupando um interstício na estrutura cristalina. 
Vacância catiônica ausência do cátion 
Vacância aniônica ausência dos ânions 
 
2) O que são defeitos de lacunas e intersticiais? 
Defeitos de lacunas é a falta de um íon ou ânion em uma posição na rede cristalina. 
Defeitos intersticiais é quando um átomo ou um íon ocupa um local na estrutura 
cristalina em que há um espaço. 
 
3) Explique os mecanismos de difusão. Num metal, qual é mais provável que ocorra? 
Justifique. 
A difusão está associada ao transporte de massa que ocorre em um sistema quando 
nele existe um gradiente de concentração química, podendo ocorrer no interior de 
sólidos, líquidos e gases. São necessárias duas condições para que aconteça a 
movimentação de átomos, são elas: deve existir um espaço livre adjacente ao 
átomo ou o átomo deve ter energia suficiente para quebrar as ligações químicas 
que o une a seus átomos vizinhos e assim, podendo causar uma distorção no 
reticulado cristalino durante seu deslocamento. 
Em um metal, é mais provável que ocorra a difusão por lacuna. 
 
4) Numa solução sólida, é provável que ocorra qual tipo de difusão? Justifique. 
No metal puro e na solução sólida é mais provável acontecer o mecanismo de 
difusão por lacuna, devido à ausência de átomos não é necessário ter uma 
distorção importante na rede para que os átomos possam difundir. 
 
5) Uma lacuna apresenta-se estática? Justifique. 
Ela apresenta estática no zero absoluto, já em um material com temperatura 
ambiente não, essa lacuna estaria migrando em torno dos seus átomos vizinhos de 
acordo com a frequência de Debay, porque os átomos trocam de lugar próximos 
aos seus pontos de fusão tem aquela frequência que é cem milhões de vezes por 
segundo, porém, na temperatura ambiente os átomos estão trocando de posição 
em torno dos seus eixos milhares de vezes por segundo. Se os átomos estão 
mudando de posição, automaticamente estão buscando as lacunas para ocupar 
novas posições, se um átomo sai do seu local para ocupar uma lacuna, ele vai 
gerar outra lacuna que é ocupada por outro átomo e por isso a lacuna não é estática. 
 
 
6) No experimento latão/cobre (efeito Kirkendall) para observação da difusão, 
explique o motivo do latão ter seu volume diminuído. Relacione com o fenômeno 
difusão. 
Ocorre devido os átomos de zinco do latão estarem deixando-os, ocupando as 
lacunas existentes no cobre. O cobre eletrolítico é puro, sendo que os átomos de 
zinco do latão estão deixando o latão para buscar as lacunas do cobre, 
comprovando que um metal puro tem mais lacuna quando comparado a uma 
solução, sendo a solução na qual o metal é constituinte, por esse motivo o latão 
diminuiu o tamanho. 
 
7) Soluções: 
a) Aço: 4,5 toneladas de ferro + 50 quilos de carbono. Dê os percentuais do soluto em 
massa e em mols. 
 
 b) Ouro 18 quilates: 750 quilos de ouro + 250 quilos de cobre. Dê os percentuais do 
soluto em massa e em mol. 
 
 
8) O que é um defeito substitucional? Dê exemplos. 
 É o átomo de soluto que substitui uma parte dos átomos de solvente no reticulado. 
Um defeito pontual substitucional importante ocorre quando um íon de uma 
determinada carga substitui um íon de carga diferente. 
 9) Por que no caso da difusão Zn/Cu – Latão, o fluxo de metais é visualizado no 
sentido do metal puro? 
Devido o metal puro apresenta mais lacunas quando comparado com a solução. 
10) Existe difusão em materiais poliméricos? Dê um exemplo. 
Existe, a difusão de gás em um polímero. 
Um exemplo é a Coca-Cola aprisionada em um material polimérico, a temperatura 
está alta, a pressão está alta, então as moléculas de gás carbônico dentro da bebida 
elas podem se difundir na estrutura polimérica do polietileno tereftalato. 
 11) Em cristais iônicos, quais são os tipos de defeitos mais observados? 
 Defeito de Scottky, Frenkel e impurezas ocasionadas por contaminações. 
12) Diferencie um material cristalino de um poli cristalino. A poli cristalinidade pode 
estar associada ao aumento da resistência do material? Justifique. 
Monocristalinos são constituídos por um único cristal em toda a extensão do 
material, sem interrupções. 
Policristalinos são constituídos de vários cristais ou grãos, cada um deles com 
diferentes orientações espaciais. 
A poli cristalinidade pode estar associada ao aumento da resistência do material 
sim, porque os contornos de grão são barreiras para a propagação da discordância. 
 
13) Uma solução sólida de um metal, como o latão, é mais resistente que seus 
constituintes puros? Justifique. 
Levando em consideração a resistência a tração, um latão que tem cobre e zinco, 
os átomos e a eletronegatividades são diferentes, então a interação de um átomo 
com o outro é maior do que a interação do elemento puro. Quando há uma 
diferença de eletronegatividade, há uma interação maior, então, se existe essa 
interação maior de um átomo com o outro, pode-se concluir rompendo essa 
ligação, precisando oferecer mais energia. Nesse caso uma solução sólida é sim 
mais resistente do que os seus átomos constituintes puros.