Deformação por deslizamento
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Deformação por deslizamento


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Neste caso, como as ligações são fortemente direcionais, o deslocamento de uma
discordância provoca em geral uma ruptura definitiva da ligação entre os átomos A e B.
Conseqüentemente, quando a discordância se movimenta, produz-se uma ruptura
definitiva de ligações, levando à fratura do material no plano de deslizamento.
A forte intensidade de ligações covalentes se traduz em uma tensão de fricção \uf074o (tensão
de Peierls-Nabarro) elevada. Se a tensão cisalhante total \uf074 vai se elevar no plano de
deslizamento, a tensão normal correspondente \uf073 também vai se elevar.
Conseqüentemente, se existirem \u201cdefeitos\u201d presentes no material, o efeito localizado de
concentração de tensão provocará ruptura local de ligações, antes que a tensão
cisalhante necessária para o movimento de discordâncias seja atingida.
Somente em temperaturas elevadas a forte agitação térmica dos átomos provocará um
certo movimento de discordâncias, daí uma certa ductilidade para estes materiais.
Material cristalino com ligação iônica:
Inicialmente, deve-se considerar a configuração
particular de discordâncias e os sistemas de
deslizamento possíveis nestes materiais, para
que o equilíbrio de cargas eletrostáticas seja
atingido.
Um exemplo simples é a estrutura do sal NaCl.
Sua estrutura consiste numa união de duas
células CFC, uma com íons Na+ e outra com
íons Cl-.
Nesta estrutura não são os planos de maior
densidade atômica que constituem os planos de
deslizamento, mas os planos que permitem que
cargas eletrostáticas de mesmo sinal não se
encontrem face a face, quando o deslocamento
de discordâncias provoca o deslizamento: o
deslizamento se produzirá nos planos {110}, e a
direção de deslizamento será do tipo <110>.
Além disto, uma vez que o equilíbrio de
cargas eletrostáticas deve ser sempre
assegurado, uma discordância em cunha é
constituída por dois semi-planos
suplementares (diferentemente do caso dos
metais).
Neste caso o módulo do vetor de Burgers
é igual a a\uf0d62/2, superior à menor
distância a/2 entre os íons.
Assim, a tensão cisalhante \uf074 para movimento de discordâncias será maior do que no
caso dos metais.
Para os cristais iônicos, a tensão de fricção \uf074o (tensão de Peierls-Nabarro) também
será elevada. As conseqüências são as mesmas que no caso dos cristais covalentes.
Sistemas de deslizamento em materiais iônicos e covalentes.
Questão: todos os materiais dúcteis são cristalinos?
Até o presente momento, foi considerada a deformação plástica e a ductilidade de
materiais cristalinos.
Seja um material polimérico, cuja estrutura não é cristalina, mas amorfa. Este
material pode ser dúctil.
Nos polímeros a ductilidade não pode ser devida à movimentação de discordâncias,
uma vez que não se pode considerar a sua presença numa estrutura amorfa.
Não se pode também atribuir a ductilidade dos polímeros ao tipo de ligação
interatômica.
Deve-se considerar a influência da microestrutura do material, e analisar o seu
comportamento em função do carregamento aplicado.
Seja um material polimérico amorfo:
Representação esquemática da cadeia 
molecular do polietileno.
Posição dos átomos de carbono em uma 
cadeia molecular (\uf071 = 109,50).
Representação esquemática do arranjo de cadeias moleculares: a) numa estrutura amorfa; 
b) numa estrutura parcialmente amorfa.
Material polimérico.
Fórmula estrutural
do estireno
Fórmula estrutural 
do polietileno
Seja um material polimérico amorfo, como a borracha natural:
Sob a ação de uma força F não ocorre aumento da distância entre os átomos de
carbono da cadeia, mas um desdobramento da cadeia, antes do seu alongamento
elástico.
Conseqüentemente, o módulo de elasticidade dos polímeros não está diretamente
associado à intensidade das forças interatômicas exercidas no esqueleto da cadeia; o
módulo de elasticidade é função da flexibilidade da cadeia, que depende da
geometria da cadeia, e das ligações fracas entre cadeias.
a) Representação esquemática do
esqueleto (ligações C-C) na
cadeia molecular da borracha
natural.
b) Desdobramento desta cadeia
sob a ação de uma força F.
Além disto, as cadeias moleculares dos polímeros amorfos são geralmente
emaranhadas e replicadas sobre elas mesmas.
A aplicação de uma força provoca inicialmente um desdobramento das camadas, antes
que as ligações interatômicas do esqueleto sejam submetidas a esta força.
Assim, o módulo de elasticidade de um polímero amorfo é \u201caparente\u201d, e o seu valor
não é diretamente proporcional à intensidade das ligações atômicas.
a) Cadeias macromoleculares emaranhadas.
b)Desdobramento destas cadeias sob a ação de uma força F.
8 - COMPARAÇÃO ENTRE MONOCRISTAIS E POLICRISTAIS
\uf0a7 A deformação em policristais é bem mais complexa do que em monocristais.
Algumas razões são enumeradas abaixo.
\uf0a7 Monocristais são elástica e plasticamente anisotrópicos. Policristais, na ausência
de textura, são elástica e plasticamente isotrópicos.
\uf0a7 Monocristais podem deformar-se em um único sistema de deslizamento, se o eixo
de aplicação da carga está orientado favoravelmente. Isto já não pode ocorrer
com policristais, porque a deformação dos diversos grãos tem de ser compatível.
\uf0a7 A deformação em policristais é inerentemente não homogênea, isto é, ela varia
de grão para grão, e mesmo em um único grão.
\uf0a7 Os contornos de grão desempenham um papel importante na deformação dos
policristais.
Compatibilidade de Deformação em Policristais:
\u2022 Para que a deformação se propague de um grão para outro, sem o
aparecimento de descontinuidades nos contornos de grãos, 5 sistemas de
deslizamento independentes são requeridos - VON MISES (1928).
\u2022 Esta afirmação resulta do fato de que um processo arbitrário de deformação é
especificado pelos 6 componentes do tensor deformação, mas devido ao
requisito de volume constante (\uf06511 = \uf06522 = \uf06533 = 0) existem somente 5
componentes de deformação independentes.
\u2022 Cristais Cúbicos: satisfazem facilmente o critério.
\u2022 Cristais HC: não satisfazem o critério.
Modelo de ASHBY (1970):
1) Discordâncias estatisticamente estocadas \uf0f0 distribuídas de maneira aleatória
nos grãos.
2) Discordâncias geometricamente necessárias \uf0f0 geradas como resultado da
deformação não uniforme dos grãos.
\u2022 Cada grão se deforma segundo a equação de SCHMID, com a geração de
discordâncias estatisticamente estocadas.
\u2022 Este processo gera descontinuidades entre os grãos.
\u2022 Cada uma destas discrepâncias é corrigida pela introdução de discordâncias
geometricamente necessárias, de tal maneira a juntar os grãos.
Um policristal é deformado, produzindo ruptura nos seus contornos de grãos. Esta ruptura é corrigida, pela 
introdução das discordâncias geometricamente necessárias. Note que as discordâncias estatisticamente estocadas não 
são mostradas.
Curvas tensão x deformação para alumínio monocristalino 
(diferentes orientações) e policristalino (TG = 0,2mm).
Curvas tensão x deformação para zinco (HC) e
alumínio (CFC).
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