Estrutura Cristalina - Apostilas - Engenharia de Materiais, Notas de estudo de . Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Salamaleque
Salamaleque4 de Março de 2013

Estrutura Cristalina - Apostilas - Engenharia de Materiais, Notas de estudo de . Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia de materiais sobre a estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, parte experimental, Cúbica de Corpo Centrado.
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ESTRUTURA CRISTALINA – CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC)

1. Introdução

Primeiramente, faz-se necessário a elucidação do conceito abordado no presente estudo. Entende-se que no material cristalino os átomos encontram-se posicionados repetidamente em um arranjo ao longo de grandes distâncias atômicas.

Ressalta-se que todos os metais, muitos materiais cerâmicos e alguns polímeros, formam estruturas cristalinas. As propriedades dos sólidos cristalinos dependem da estrutura cristalina de cada material. Como as estruturas cristalinas possuem um arranjo repetitivo ao longo de grandes distâncias, é conveniente subdividir a estrutura em pequenas partes que se repetem, chamadas de células unitárias.

Não raras vezes, as células unitárias são paralelepípedos ou prismas com três conjuntos de faces paralelas. Um exemplo de estrutura cristalina é a cúbica de corpo centrado (CCC), sendo eles, metais como o cromo, o ferro e o tungstênio. Assim sendo o número de coordenação das estruturas se refere ao número de vizinhos mais próximos que cada átomo da estrutura possui, no caso do CCC, o número de coordenação é igual a 8. Outra característica é o fator de empacotamento (FEA), ou seja, a soma dos volumes das esferas de átomos que constituem a estrutura dividida pelo volume total da célula unitária, nesse caso, um cubo. Para o CCC, o fator de empacotamento é igual a 0,68, o que significa que 68% do espaço desse cubo, esta sendo ocupado pelos átomos. Outro exemplo é a estrutura cristalina é a cúbica de face centrada (CFC), materiais que possuem essa estrutura são o cobre, o alumínio, prata e ouro. O número de coordenação dessa estrutura é igual a 12 e seu fator de empacotamento é igual a 0,74.

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Fig.1 Estrutura Cúbica de Faces Centradas Fig.2 Estrutura Cúbica de Corpo Centrado

2. Parte Experimental

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Conforme estabelecido em sala de aula, foi confeccionado um modelo da estrutura cúbica de corpo centrado. Para isto utilizou-se: duas bolas de isopor com 4 cm de raio, cola quente, estilete, papel, régua e tinta fosca látex PVA nas cores azul turquesa e lilás.

Primeiramente uma das esferas de isopor foi cortada em quatro partes iguais com auxilio do estilete e estas foram pintadas com a tinta azul. Em seguida foi passada a tinta lilás na segunda esfera e feito um molde de papel em formato de um quadrado com arestas de 9,24 cm (valor obtido com utilização da fórmula que relaciona a aresta com o raio para estruturas CCC, a = 4R/√3).

Com isso, fazendo o uso de cola quente, os pedaços de esfera azuis foram colados na esfera lilás e formaram a estrutura que está ilustrada abaixo:

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Fig. 3 Estrutura Cúbica de Corpo Centrado Fig. 4 Estrutura Cúbica de Corpo Centrado

3. Cúbica de Corpo Centrado (CCC)

Neste arranjo estrutural existe um átomo em cada vértice de um cubo e outro átomo no centro do mesmo, conforme a Fig. 5. Pode ser encontrado no tungstênio, Fe - alfa, molibdênio, cromo, etc. Assim muito utilizado em ligas metálicas, com sua característica principal que é o alto ponto de fusão, dureza e maior resistência à corrosão.

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Fig. 5 Representação esquemática de uma célula unitária CCC

Na indústria mecânica, ligas de aço contendo cromo e molibdênios são utilizados na fabricação de peças de automóveis como o SAE 4130 que é um aço com boa soldabilidade, utilizado em peças de motores e bases soldadas, também utilizado por equipes de Fórmula SAE para construção de braços de suspensão, pois possui baixo peso e boa resistência mecânica. Outro material utilizado é o tungstênio na construção de tubeiras de foguete.

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Fig. 6 Construção de um braço de Fig. 7 Tubeira de um foguete

Suspensão de um Fórmula SAE

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