discord anc i as

EET– 310 - Princípios de Ciência dos Materiais

Universidade Federal do Rio de JaneiroEscola Politécnica

Departamento Engenharia Metalúrgica e de Materiais

DISCORDÂNCIAS

Rio de Janeiro, Março de 2012

Representação esquemática de uma discordância aresta positiva (a) se movimentando ao longo do plano de deslizamento em função de um tensionamento cisalhante (b) e chegando na superfície do cristal, consumando a deformação plástica, que resulta num degrau de dimensões do vetor de Burgers da discordância (c)

Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Representação esquemática de uma discordância espiral. Visão do cristal apresentando a linha da discordância e o vetor de Burgers (esquerda) e seção em corte do plano de movimentação da mesma discordância (direita).


Representação esquemática de uma discordância mista. Na prática as discordâncias possuem um caráter misto, apresentando características de discordância aresta e espiral.


Representação esquemática da relação entre a direção da tensão aplicada e a direção de movimentação de uma discordância. Para uma discordância aresta (a) a direção de movimentação da discordância é paralela à de tensionamento enquanto para uma discordância espiral (b) é perpendicular. O resultado final é o mesmo.


O ser humano aprende muitoobservando a natureza!

Analogia entre o caminhar de uma centopéia e a movimentação de uma discordância.


Campos de distorção elástica da rede cristalina em função da presença de uma discordância aresta positiva, resultando numa região de tensionamento compressivo acima da linha da discordância e de tensionamento trativo abaixo da linha da discordância.


Reações entre discordâncias positivas e negativas em função de seus campos de tensionamento. Repulsão entre discordâncias de mesmo sinal (a) e aniquilamento de discordâncias de sinais opostos, resultando numa região cristalina sem defeito (b).


Átomos pequenos de solução sólida substitucional, provocando um campo de tensões trativo na rede cristalina. Esses átomos podem se agrupar formando atmosferas acima da linha de uma discordância aresta positiva, contrabalanceando o campo de tensões compressivo existente no local, minimizando a distorção elástica da rede e, conseqüentemente, a energia do sistema.


Átomos grandes de solução sólida substitucional, provocando um campo de tensões compressivo na rede cristalina. Esses átomos podem se agrupar formando atmosferas abaixo da linha de uma discordância aresta positiva, contrabalanceando o campo de tensões trativo existente no local, minimizando a distorção elástica da rede e, conseqüentemente, a energia do sistema.


Φλ

σ

Direçãode Deslizamento

Normalao Plano de

Deslizamento

σ

coscos

Tensão cisalhante resolvida no plano de deslizamento. O produto de cosenos na fórmula ao lado é conhecido por fator de Schmid. Quanto maior o fator de Schmid maior a tensão resolvida no plano de deslizamento e mais fácil a movimentação de discordâncias. Ou seja, nos grãos com o sistema de deslizamento orientados mais próximo de 45° em relação à direção principal de carregamento, mais fácil será a movimentação de discordâncias.

A movimentação de discordâncias ocorre nos planos mais compactos ao longo das direções de maior densidade atômica, constituindo os sistemas de deslizamento. Para os materiais CFC os sistemas de deslizamento são compostos por planos {111} segundo a direção <110>.


Resultado da deformação plástica consumada na superfície.Fonte: W. D. Callister, Jr. “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”. LTC Editora, Rio de Janeiro, 2002.

Bandas de deslizamento evidenciando a deformação plástica consumada na superfície do material. Observa-se a existência de mais de um sistema de deslizamento operante em função da proximidade de seus fatores de Schmid. Quando a deformação plástica é extensa mais de um sistema de deslizamento pode tornar-se operante.


Discordância interrompida no contorno de grão. A descontinuidade dos sistemas de deslizamento que ocorre no contorno de grão impede a continuidade da movimentação de uma discordância.


Célula unitária, olhando na direção de um plano (111).

Direções de escorregamento <110> neste plano.

Fonte: http://users.ox.ac.uk/~roberts/sgrgroup/lectures/microplast/Microplasticity3&4_ho.pdf



Vetores de Burgers perfeitos a/2<110> neste plano.





Vetores de Burgers parciais a/6<211> neste plano.


Discordâncias Parciais

Produção de uma Falha de Empilhamento


Discordâncias Parciais e Falha de Empilhamento



Discordância Perfeita

Discordância Parcial

Há dissociação quando:

EDisc parcial A + EDisc parcial B < EDisc perfeita


Para o cobre:

G ~ 48 GPa; = 70 m J m-2; b = 0,26 nm

d ~ 3,7 nm


4

2Gbd


Tetraedro de Thompson

A

B

C

D


Barreira de Lomer-Cottrell


Deslizamento Cruzado


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