Lista 4 - JORCELAN PEREIRA DA ROCHA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
 CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL 
 INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
Introdução a Ciência e Engenharia de Materiais 
4ª lista de exercícios 
Data de entrega: 11/05/2021 
PROFESSOR: Bernardo Borges Pompeu Neto; 
 
EMAIL: pompeu@ufpa.br; 
2021.1. 
 
NOME DO ALUNO: Jorcelan Pereira da Rocha. 
 
LISTA 4 - DESORDEM ATÔMICA 
1. Por que é importante estudar as imperfeições nos sólidos cristalinos? 
Porquanto as imperfeições influenciam as mudanças de comportamento de determinado 
material, podendo causar mudanças tanto benéficas quanto maléficas, dependendo da 
característica que buscamos alterar no material 
As propriedades de alguns materiais são profundamente influenciadas pela presença de 
imperfeições consequentemente, é· importante ter um conhecimento sobre os tipos de 
imperfeições que existem e sobre os papéis que elas desempenham ao afetar o 
comportamento dos materiais. Por exemplo, as propriedades mecânicas dos metais puros 
apresentam alterações significativas quando eles são ligados (i.e., quando são adicionados 
átomos de impurezas) - por exemplo, o latão (70% cobre e 30% zinco) é muito mais duro e 
resistente do que o cobre puro (Seção 7.9). Da mesma forma, os dispositivos microeletrônicos 
dos circuitos integrados encontrados nos nossos computadores, calculadoras e utensílios 
domésticos funcionam devido à presença de concentrações rigorosamente controladas de 
impurezas específicas, as quais são incorporadas em regiões pequenas e localizadas de 
materiais semicondutores. 
 
2. Como podemos classificar as principais imperfeições presentes em estruturas 
cristalinas? Exemplifique cada tipo. 
As imperfeições ou defeitos cristalinos são classificadas de acordo com a sua 
dimensionalidade, sendo eles: 
 
 Defeitos pontuais: não possuem dimensionalidade; 
Ex: vacâncias, interstícios e impurezas. 
 Defeitos lineares: possuem uma dimensão; 
Ex: discordância em linha (cunha) ou em hélice. 
 Defeitos planares: possuem duas dimensões; 
Ex: contorno de grãos e contorno de maclas. 
 Defeitos volumétricos: possuem três dimensões. 
Ex: poros, trincas, inclusões. 
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3. O que são os defeitos de falha de empilhamento e como surgem? 
É quando ocorre uma falha no empacotamento atômico de um cristal, alterando a ordem de 
empilhamento dos planos. 
São um defeito bidimensional ocorre nos materiais quando há uma interrupção na sequência 
de empilhamento, por exemplo, na sequência ABCABCABC. 
 
4. Os que são as discordâncias, como surgem e qual seu papel na deformação 
plástica? 
As discordâncias são defeitos lineares que causam o desalinhamento de átomos. A 
movimentação das discordâncias é a maior causa das deformações plásticas nos materiais, 
uma vez que (em metais) se dão por escorregamento de planos atômicos. 
 
5. Cite as orientações relativas para o vetor de Burgers-linha da discordância, para 
discordâncias aresta, espiral e mista. 
Para as discordâncias em aresta, o vetor é perpendicular à linha de discordância, enquanto 
para as discordâncias em espiral, o vetor de Burgers é paralelo à linha de discordância . 
Como a discordância mista possui características das duas outras discordâncias, o vetor não 
é nem perpendicular, nem paralelo. 
 
6. Associe a possibilidade ou não de movimento das discordâncias com os conceitos 
de deformação e encruamento. Explique a diferença entre os defeitos pontuais Auto-
intersticial e Impureza Intersticial. 
O encruamento é o aumento da rigidez de um material pela deformação plástica, como 
as discordâncias têm grande influência nesse tipo de deformação, pode-se se dizer que as 
discordâncias favorecem o encruamento. Porém, com o aumento da rigidez do material, 
a mobilidade dessas discordâncias se torna a mais difícil, sendo necessárias maiores tensões 
para que ocorra uma nova deformação plástica. 
A habilidade de um material de se deformar plasticamente depende da movimentação 
das discordâncias, logo, o aumento da resistência (rigidez) ocorre através do impedimento das 
discordâncias. 
A movimentação de discordâncias é o principal fator envolvido na deformação 
plástica de metais e ligas, nos materiais cristalino o principal mecanismo de deformação 
plástica geralmente consiste no escorregamento de planos atômicos através da movimentação 
de discordâncias, sendo associados aos estados de deformação e encruamento. 
O auto-intersticial acontece quando um átomo ocupa o interstício de um cristal do 
mesmo material, enquanto a impureza intersticial é a ocupação de um átomo de soluto no 
insterstício de um cristal do material solvente. 
 
 
 
 
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7. Explique a finalidade e o que determinam as Regras de Hume-Rothery. 
A finalidade das regras de Hume-Rothery é para definir o nível de solubilidade de uma 
solução, em que soluções com altos níveis de solubilidade são mais homogêneas e com 
baixo nível, menos homogêneas. 
Os fatores para definir a solubilidade de uma solução são: 
 Raio atômico; 
 Eletronegatividade; 
 Estrutura cristalina; 
 Valência. 
 
8. Quais são os defeitos volumétricos que podem ocorrer em um sólido? 
 
Defeitos volumétricos normalmente são introduzidos nos processos de fabricação, e podem 
afetar fortemente as propriedades dos produtos, como exemplos, temos: 
 
 Inclusões; 
 Poros; 
 Trincas; 
 Precipitados. 
9. Como ocorrem os defeitos por vibração atômica? 
Por causa da movimentação aleatória de átomos, a movimentação da estrutura cristalina 
favorece o surgimento de defeitos como vacâncias e a ocupação de interstícios. 
 
10. De acordo com a tabela abaixo responda quais dos elementos você esperaria 
formar com o Níquel: 
 
a) Solução sólida substitucional, com completa solubilidade. Justifique. 
 
Pt, pois cumpre todos os requisitos de solubilidade, sendo eles: raio atômico com 
uma diferença máxima de até 15%, mesma estrutura cristalina, eletronegatividade 
próxima e mesma valência. 
 
b) Solução solida substitucional, com solubilidade incompleta. Justifique. 
 
Os demais metais, uma vez que eles cumprem parcialmente as 4 demandas para maior 
solubilidade. 
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c) Solução sólida intersticial. Justifique. 
 
C, H, O, uma vez que possuem raio atômico consideravelmente menor que o material 
hospedeiro. 
 
11. Entre os materiais com estrutura CCC, CFC ou HC, qual deles seria o mais 
propenso a ter defeitos intersticiais? Explique a sua resposta. 
Nos materiais com estrutura CCC. Porque possuem maior D (coeficiente de difusão).