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Imperfeições em Sólidos^ Imperfeições em Sólidos
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IntroduçãoIntrodução
Até agora tratamos as estruturas como um idealizado empilhamento de átomos perfeitamente ordenados. Entretanto, a maioria das estruturas reais têm vários defeitos ou imperfeições e isso ocasiona uma sensível mudança em suas propriedades. Os defeitos estruturais são classificados segundo seu tamanho ou geometria.
Defeitos pontuais: Constituem o mais simples dos defeitos. Nesta categoria encontramos as VACÂNCIASVACÂNCIAS (sítio vacante de rede) e os átomos (^) INSTERSTICIAISINSTERSTICIAIS.
São eles: Pontuais, em linhalinha ou em plano.
As VACÂNCIAS são formadas durante a solidificação ou pela vibração atômica que causam um deslocamento dos átomos de suas posições originais.
Os defeitos INSTERSTICIAIS são formados quando um átomo ocupa uma posição intersticial ou seja espaço vazio presente na rede que normalmente não contem átomo algum.
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Vacância
Átomo intersticial
Gera alta distorção na rede pois os átomos são muito grandes para caberem nas posições instersticiais
Pouco provável sua ocorrência em metais
Sua concentração depende e aumenta com a temperatura.
= ^ − T exp Q N N k v v
N= no^ total de sítios atômicos
Q v = Energia necessária para formar uma vacância
Impurezas em SólidosImpurezas em Sólidos
Um metal puro, constituído de apenas um tipo de átomo, é, na prática, inexistente. As impurezas, por menor quantidade que possa estar presente, sempre existirá. As mais sofisticadas técnicas de refinamento de metais não obtém purezas maiores que 99,9999 %. Nesta ordem, de 1022 a 1023 átomos de impurezas devem estar presentes em 1 m^3 de material.
A maioria dos metais conhecidos encontra-se na forma de liga.
A inserção de impurezas em um material resulta em uma solução sólida ou resultará na formação de uma segunda fase: Depende da constante de solubilidade da impureza (soluto) na matriz (solvente). Solução Sólida: À medida em que a impureza é acrescentada à matriz, não ocorre a mudança na estrutura original desta.
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A magnitude e a direção da distorção da rede associada com esta distorção é expressa em termos de um vetor : o VETOR DE BURGERS VETOR DE BURGERS..
A DISCORDÂNCIA EM HÉLICE (discordância helicoidal), ocorre quando uma tensão de cisalhamento produz uma distorção do plano de átomos.
A DISCORDÂNCIA EM HÉLICE (discordância helicoidal), ocorre quando uma tensão de cisalhamento produz uma distorção do plano de átomos.
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DEFEITOS EM PLANO (DEFEITOS INTERFACIAIS): São contornos que têm duas dimensões e normalmente separam regiões dos materiais que têm diferentes direções ou estruturas cristalinas.
DEFEITOS EM PLANO (DEFEITOS INTERFACIAIS): São contornos que têm duas dimensões e normalmente separam regiões dos materiais que têm diferentes direções ou estruturas cristalinas.
Contorno de grão é o mais comum e mais importante dentre os tipo de defeitos interfaciais.
Ex: Contorno de grão, (^) Contorno de fases, Superfícies externas.
São regiões de desalinhamento atômico ( mismatch ) e têm grande energia. Por essa razão, é comum encontrarmos segregação de fases ou impurezas nestas regiões.
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Caracterização Microscópica Caracterização Microscópica
A caracterização microscópica permite examinar a estrutura de defeitos presentes em um material, e conseqüentemente, permite prever propriedades decorrentes dos defeitos encontrados.
Este tipo de caracterização é realizado utilizando-se um microscópio ópticoóptico ( até 2500 x) ou eletrônicoeletrônico (até 200 000 x).
O microscópio eletrônico pode ser de O microscópio eletrônico pode ser de transmissãotransmissão (TEM) ou de(TEM) ou de varredura (SEM).varredura (SEM).
Além da forma e do tamanho de grão podem ser observadas a presença de fases secundárias e sua distribuição no material policristalino.
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Implicações da Teoria Vista Implicações da Teoria Vista
Os circuito integrados dos componentes microeletrônicos, encontrados em nossas calculadoras, computadores, têm pequenas quantidades de impurezas que conferem a estes materiais propriedades semicondutoras (serão vistas, posteriormente, em Prop. Elétricas dos Materiais)
O conhecimento da presença e da localização das discordâncias, permite prever a deformação plástica, resistência a tração e planos de deformação.
A presença de impurezas em metais pode aumentar sua resistência mecânica como resultado da interação entre os átomos de impureza e as discordâncias.
A presença de contornos de grãos podem afetar propriedades como a transparência.
A Sinterização de materiais (transporte de massa) é alterado pela presença de vacâncias ou impurezas.
