Estrutura dos sólidos

Estrutura dos sólidos

(Parte 1 de 3)

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais

PMT 2100 -IntroduçãoàCiênciadosMateriais para Engenharia

2ºsemestrede 2005

Roteiro da aula

•Sólidos cristalinos e amorfos. • Reticulado cristalino.

• Sistemas cristalinos. •Índices de Miller: direções e planos cristalográficos.

•Estruturas cristalinas de materiais metálicos (CFC, C e HC).

•Alotropia e polimorfismo. •Materiais monocristalinos e policristalinos.

Estrutura Dos Sólidos

3 Sólidos cristalinos e amorfos

Segundo a distribuição espacial dos átomos, moléculas ou íons, os sólidos podem ser classificados em:

–Cristalinos: compostospor átomos, moléculas ou íons arranjados de uma forma periódica em três dimensões. As posições ocupadas seguem uma ordenação que se repete para grandes distâncias atômicas (de longo alcance).

–Amorfos: compostospor átomos, moléculas ou íons que não apresentam uma ordenação de longo alcance. Podem apresentar ordenação de curto alcance.

4 Sólidos cristalinos e amorfos

Estruturas da sílica

5 Reticulado cristalino

•Nos materiais cristalinos, denomina-se estrutura cristalinaà maneira como átomos, moléculas ou íons se encontram espacialmente arranjados.

•Modelo de esferas rígidas: os átomos ou íons são representados como esferas de diâmetro fixo.

•Reticulado: conjuntodepontos,que podem corresponderaátomos ou grupos de átomos, que se repetem no espaço tridimensional com uma dada periodicidade.

•Célula unitária: éo menor agrupamento de átomos representativo de uma determinada estrutura cristalina específica.

6 Reticulado cristalino

Sólido cristalino no qual os átomos são representados por esferas rígidas Reticulado cristalino

7 Célula Unitária

Sólido cristalino CFC

Célula unitária representada por esferas rígidas(em escala)

Outra representação da célula unitária. Oscirculos representam as posições ocupadas pelos átomos

O conceito de célula unitária é usado para representar a simetria de uma determinada estrutura cristalina.

Qualquer ponto da célula unitária que for transladado de um múltiplo inteiro de parâmetros de redeocupará uma posição equivalente em outra célula unitária.

8 Parâmetros de rede

Geometricamente uma célula unitária pode ser representada por um paralelepípedo.

A geometria da célula unitária é univocamente descrita em termos de seis parâmetros: o comprimento das três arestas do paralelepípedo (a, bec) e os três ângulos entre as arestas ( a, be g). Esses parâmetros são chamados parâmetros de rede.

9 Sistemas cristalinos

Existem somente sete diferentes combinações dos parâmetros de rede. Cada uma dessas combinações constitui um sistema cristalino.

10 Reticulados deBravais

Qualquer reticulado cristalino podeserdescrito porum dos 14 reticulados de Bravais.

1 Índices de Miller: direções cristalográficas

•Direção cristalográfica: vetorque une dois pontos da rede cristalina.

•Procedimento para determinação dos índices de Miller de uma direção cristalográfica:

–transladaro “vetor direção” de maneira que ele passe pela origem do sistema de coordenadas.

–determinara projeção do vetor em cada um dos três eixos de coordenadas. Essas projeções devem ser medidas em termos dos parâmetros de rede (a,b,c)

–multiplicarou dividir esses três números por um fator comum, tal que os três números resultantes sejam os menores inteiros possíveis.

–representara direção escrevendo os três números entre colchetes: [u v w].

12 Direções cristalográficas : exemplo

[120]notação

O xc1 xb½ xaprojeções zyx

Nota: uma família de direções, por exemplo [100], [100], [010], [010], [001] e [001] é representada por <100>

13 Índices de Miller: Planos Cristalográficos

Determinação dos índices de Miller de um plano cristalográfico:

–determinaros interceptos do plano com os eixos do sistema de coordenadas em termos dos parâmetros de rede a, b e c. Se o plano passar pela origem, transladar o plano para uma nova posição no sistema de coordenadas.

–obteros recíprocos desses três interceptos. Se o plano for paralelo a um dos eixos, considera-se o intercepto infinito e o seu recíproco zero.

(Parte 1 de 3)

Comentários