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Metalurgia Física

Metalurgia Física

Prof. Alysson Bueno

UFSJ – Universidade Federal de São João Del Rei

Departamento de Engenharia Industrial Mecânica

Metalurgia Física

Metalurgia Física

Assuntos abordados

Estrutura de sólidos Cristalinos

Imperfeições em sólidos

44

Metalurgia Física

Metalurgia Física

Estrutura Cristalina dos Metais

Grande número de vizinhos e alto empacotamento atômico.

CÚBICO DE CORPO

CENTRADO

CÚBICO DE FACE

CENTRADA

HEXAGONAL COMPACTO

Metalurgia Física

Metalurgia Física

Estrutura CFC – Cúbica de Face Centrada



PARÂMETRO DE REDE E RAIO ATÔMICO

PARÂMETRO DE REDE E RAIO ATÔMICO

ESTÃO RELACIONADOS POR:

ESTÃO RELACIONADOS POR:



a

a

ccc

ccc

= 2R(2)

= 2R(2)

1/21/



Cada átomo dos vertices do cubo é divididoCada átomo dos vertices do cubo é dividido

com 8 células unitárias.

com 8 células unitárias.



Átomos das faces pertencem somente a duas

células unitárias.



4 átomos por célula unitária.



É o sistema mais comum encontrado nos

metais (Al, Fe, Cu, Pb, Ag, Ni,...)

DEMONSTRAÇÃO

DEMONSTRAÇÃO

a

2

+ a

2

= (4R)

2

2 a

2

= 16 R

2

a

2 =

16/2 R

2

a

2 =

8 R

2

a

cfc

= 2R (2)

1/

Estrutura CFC – Cúbica de Face Centrada

Estrutura CCC – Cúbica de Corpo Centrada

Metalurgia Física

Metalurgia Física

Estrutura HC – Hexagonal Compacta

Metalurgia Física

Metalurgia Física

Metais – CCC, CFC e HC

Conhecimento da estrutura cristalina permite o cálculo da

Conhecimento da estrutura cristalina permite o cálculo da

densidade (

densidade ( 



 = n A

= n A

Vc N

Vc NAA

n= número de átomos da célula unitária

n= número de átomos da célula unitária

A= peso atômico

A= peso atômico

Vc= Volume da célula unitária

Vc= Volume da célula unitária

NA= Número de Avogadro (6,02 x 10 NA= Número de Avogadro (6,02 x 10

23

23

átomos/mol)átomos/mol)

DENSIDADE

DENSIDADE

Polimorfismo e Alotropia

Polimorfismo e Alotropia



Materiais com mais de uma estrutura cristalina.



Elementos sólidos: Alotropia.



Estrutura cristalina: Função de temperatura e pressão.



Causam alterações na ρ e prop. Físicas.



Ferro, Titânio, Carbono/Diamante, SiC (chega ter 20

SiC (chega ter 20

modificações cristalinas)

modificações cristalinas).

ALOTROPIA DO FERRO

ALOTROPIA DO FERRO



Temperatura ambiente, o

Temperatura ambiente, o

Ferro têm estrutura ccc,

Ferro têm estrutura ccc,

número de coordenação 8,

número de coordenação 8,

fator de empacotamento de

fator de empacotamento de

0,68 e um raio atômico de

0,68 e um raio atômico de

Å.

Å.



A 910

A 910

C, o Ferro passa para

C, o Ferro passa para

estrutura cfc, número de

estrutura cfc, número de

coordenação 12, fator de

coordenação 12, fator de

empacotamento de 0,74 e um

empacotamento de 0,74 e um

raio atômico de 1,

raio atômico de 1, Å.

Å.



A 1390

A 1390

C o ferro passa

C o ferro passa

novamente para ccc.

novamente para ccc.

DIREÇÕES DOS CRISTAIS

DIREÇÕES DOS CRISTAIS

a, b e c definem os eixos de

um sistema de coordenadas em

3D.

Qualquer direção do sistema

de coordenadas pode ser

especificada através de dois

pontos:

Um deles é a origem do

sistema de coordenadas,

geralmente (0,0,0) por

convenção.

DIREÇÕES NOS CRISTAIS

DIREÇÕES NOS CRISTAIS

São representadas

São representadas

entre colchetes - [hkl]

entre colchetes - [hkl]

Família de direções:

Família de direções: