2-imperfeições em sólidos
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Imperfeições em Sólidos
Materiais de Construção Mecânica - MCM
Prof. Eduardo Bellini Ferreira
• Até agora aprendemos que os átomos ou íons em equilíbrio se organizam nos materiais sólidos segundo arranjos ordenados e periódicos chamados cristais.
• Também admitimos tacitamente que, em uma escala atômica, existe uma ordem perfeita ao longo da totalidade da extensão dos materiais cristalinos.
• Um pergunta: átomos ou íons em um sólido no equilíbrio sempre seguem o arranjo perfeito dos cristais ideais?
• Se a aula é sobre imperfeições em sólidos, obviamente é de se esperar que não...
• O sólido cristalino perfeito, idealizado por nós, simplesmente não existe.
Por que estudar imperfeições em sólidos?
• Todos os materiais contém grande número de imperfeições ou defeitos.
• As propriedades de alguns materiais são profundamente influenciadas pela presença de imperfeições.
• Consequentemente, é importante ter conhecimento sobre os tipos de imperfeições que existem e seu efeito no comportamento dos materiais.
Por que estudar imperfeições em sólidos?
• A influência dos defeitos nos materiais nem sempre é adversa, e com freqüência características específicas são deliberadamente moldadas pela adição de quantidades ou números controlados de defeitos específicos.
Por que estudar imperfeições em sólidos?
• Por exemplo, as propriedades mecânicas de metais puros são significativamente alteradas quando esses são “ligados” (ou seja, quando átomos de impurezas são adicionados).
• A prata de lei (92,5% Ag e 7,5% Cu) é muito mais dura e resistente que a prata pura.
Por que estudar imperfeições em sólidos?
• Outro exemplo: os dispositivos microeletrônicos de circuitos integrados encontrados em computadores, calculadoras e nos mais diversos utensílios funcionam devido a concentrações rigorosamente controladas de impurezas específicas incorporadas em regiões pequenas e localizadas de materiais semicondutores.
Defeito ou imperfeição cristalina
• Devemos pensar em imperfeições cristalinas como sendo unicamente desvios dos arranjos cristalinos perfeitos, não necessariamente deletérias às propriedades dos materiais.
• Defeitos cristalinos são irregularidades na rede cristalina com uma ou mais de suas dimensões da ordem de um diâmetro atômico.
Classificação dos defeitos cristalinos
• Com freqüência de acordo com sua geometria ou dimensionalidade:
• Defeitos pontuais;
• Defeitos lineares (ou unidimensionais);
• Defeitos interfaciais ou contornos (em 2D);
• Impurezas em sólidos (também pontuais).
Defeitos pontuais – vacâncias e átomo intersticial
Defeitos pontuais impurezas em sólidos – soluções sólidas
Defeitos lineares linhas de discordância – cunha ou aresta
Defeitos lineares linhas de discordância – espiral
Defeitos lineares linhas de discordância – espiral
Defeitos lineares linhas de discordância – mistas
Defeitos lineares linhas de discordância – mistas
Defeitos lineares – linhas de discordância
Contornos de grãos
Contornos de grãos de
baixo ângulo
Contornos de macla
Contornos de macla
Contornos de fase