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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamentode EngenhariaMetalúrgicae de Materiais

PMT 2100 -Introduçãoà Ciênciados MateriaisparaEngenharia 2º semestrede 2007

PMT2100 Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia EPUSP -2007

2 Defeitos Cristalinos

• Defeitos puntiformes • Impurezas

•Soluções sólidas •Defeitos de linha

• Defeitos bidimensionais

•Observação da Microestrutura

•Apresentar os principais tipos de defeitos cristalinos dos materiais de engenharia.

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3 Defeitos Cristalinos

•DEFEITO CRISTALINO: imperfeição do reticulado cristalino.

•Classificação geométricados defeitos cristalinos:

•DEFEITOS PUNTIFORMES(associados com uma ou duas posições atômicas): lacunas e átomos intersticiais.

•DEFEITOS DE LINHA(defeitos unidimensionais): discordâncias

•DEFEITOS BIDIMENSIONAIS(fronteiras entre duas regiões com diferentes estruturas cristalinas ou diferentes orientações cristalográficas):

contornos de grão, interfaces, superfícies livres, contornos de macla, defeitos de empilhamento.

•DEFEITOS VOLUMÉTRICOS(defeitos tridimensionais): poros, trincas e inclusões.

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4 Defeitos Cristalinos

•Classificação termodinâmicados defeitos cristalinos:

Os defeitos cristalinos também podem ser classificados em:

•DEFEITOS DE EQUILÍBRIO. Exemplos: defeitos puntiformes, tais como lacunas e autointersticiais.

•DEFEITOS DE NÃO EQUILÍBRIO. Exemplos: discordâncias, contornos de grãos, interfaces e superfícies.

No caso dos defeitos de equilíbrio, o aumento de energia internaou de entalpia envolvido na criação do defeito é compensado pelo aumento de entropia e, neste caso, para cada material e temperatura existe uma concentração de equilíbrio do defeito. No caso do defeito denão equilíbrio, esta compensação não é possível.

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5 Defeitos Puntiformes: Lacunas

•LACUNA(“vacancy”): ausência de um átomo em um ponto do reticulado cristalino. •Podem ser formadas durante a deformação plástica ou como resultado de vibrações atômicas. •Existe uma CONCENTRAÇÃO DE EQUILÍBRIOde lacunas.

Q N L exp onde: N ”número total de posições atômicas

NL ”número de lacunas

QL ”energia de ativação para formação de lacunas k ”constante de Boltzmann

T ”temperatura absoluta

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•AUTO-INTERSTICIAL: é um átomo da rede (substitucional) que ocupa uma posição que não é uma posição típica da rede.

•Os defeitos auto-intersticiais causam uma grande distorção do reticulado cristalino a sua volta.

Representação de uma lacuna e de um defeito auto-intersticial lacuna auto-intersticial

Defeitos Puntiformes: Auto-Intersticiais

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7 Impurezas átomo (metal puro).

•As técnicas de refino atualmente disponíveis permitem obter metais com um grau de pureza no máximo de 9,99%.

Representação de átomos de impurezas SUBSTITUCIONAISe INTERSTICIAIS

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8Soluções Sólidas

•As ligas são obtidas através da adição de elementos de liga (átomos diferentes do metal-base). Esses átomos adicionados intencionalmente podem ficar em solução sólidae/ou fazer parte de uma segunda fase.

•Em uma liga, o elemento presente em menor concentração denomina-se SOLUTOe aquele em maior quantidade, SOLVENTE.

•SOLUÇÃO SÓLIDA:ocorre quando a adição de átomos do soluto não modifica a estrutura cristalina nem provoca a formação de novas estruturas.

•SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL: os átomos de soluto substituem uma parte dos átomos de solvente no reticulado. Exemplos:latão (Cu eZn), bronze (Cu eSn),monel(Cu e Ni).

•SOLUÇÃO SÓLIDA INTERSTICIAL: os átomos de soluto ocupam os interstícios existentes no reticulado. Exemplo: carbono em ferro.

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9Composição de uma Liga

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