Defeitos cristalinos

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Defeitos Cristalinos

Defeito cristalino é uma imperfeição ou um "erro" no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. Na realidade, os cristais nunca são perfeitos e contêm vários tipos de imperfeições e defeitos, que afetam muitas das suas propriedades físicas e mecânicas, o que, por sua vez, altera propriedades de engenharia importantes, tais como a plasticidade (a frio) das ligas, acondutividade eletrônica dos semicondutores (condutividade dos semicondutores depende das impurezas presentes), a velocidade de migração dos átomos nas ligas (a difusão atômica pode ser acelerada pelas impurezas e imperfeições), a cor e luminescência de muitos cristais se devem as impurezas ou imperfeições, assim como a corrosão dos metais.
Não existem estruturas cristalinas perfeitas.
Diversaspropriedades dos materiais metálicos são profundamente afetadas pela presença de defeitos cristalinos e frequentemente determinadas características são intencionalmente alteradas pela introdução de quantidades controladas de defeitos.
Por exemplo, sem a presença de defeitos:
Os dispositivos eletrônicos do estado sólido não existiriam;
Os metais seriam muito mais resistentes;
Os cerâmicosseriam muito mais tenazes;
Os cristais não teriam nenhuma cor.
As imperfeições nas redes cristalinas são classificadas de acordo com a sua geometria e forma. Podem envolver uma irregularidade na posição dos átomos ou no tipo de átomos.
O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado. Os tipos de defeitos podem serdefinidos como:
Defeitos pontuais: irregularidades que se estendem sobre somente alguns átomos (defeitos adimensionais - dimensão zero), podendo ser lacunas, intersticiais ou substitucionais;
Defeitos lineares: irregularidades que se estendem através de uma única fileira de átomos (unidimensionais), podendo ser discordâncias em hélice ou discordâncias em cunha;
Defeitos planares: irregularidades quese estendem através de um plano de átomos (bidimensionais, que incluem as superfícies exteriores e os limites de grão interiores), podendo ser contornos de pequeno ângulo, contornos de grão, interface precipitado - matriz;
Defeitos volumétricos: defeitos macroscópicos tridimensionais se estendem sobre o conjunto dos átomos na estrutura ou no volume. Como exemplos destes defeitos pode-se citar osporos, as fendas, os precipitados e as inclusões.
Além desta classificação, os defeitos podem ser divididos nas seguintes categorias:
Intrínsecos: defeitos decorrentes das leis físicas;
Extrínsecos: defeitos presentes devido ao meio ambiente e/ou as condições de processamento.
Sendo que a maioria dos defeitos em materiais são extrínsecos.

Imperfeições de Ponto (Defeitos Pontuais)
LACUNASO defeito pontual mais simples é a lacuna, ou seja, ausência de um átomo em uma posição atômica originalmente ocupada por um átomo.
As lacunas constituem o único tipo de defeito que está em equilíbrio com o cristal. Assim o n° de lacunas para uma dada quantidade de material é função da temperatura de acordo com a equação:
Nv = N. exp (- Qv / k.T)
Onde: N é o n° de átomos
T é a temperaturaabsoluta (K)
k é a constante de Boltzmann (1,38 10-23 J/átomo K ou 8,62 10-5 eV/átomo K)
Qv é a energia de ativação (J ou eV)
Para grande parte dos metais, a fração de lacunas (Nv/N) logo abaixo da temperatura de fusão é da ordem de 10-4 (0,01%)
Exemplo: 1 m3 de Cobre possui 8 1028 átomos e a 1000°C apresenta Nv = 2.2 1025
AUTO-INTERSTICIAL
É um átomo do cristal posicionado em um sítiointersticial, que em circunstâncias normais estaria vago. Os defeitos auto-intersticiais causam uma grande distorção do reticulado cristalino a sua volta.
IMPUREZAS
Não existe metal 100% puro.
Átomos estranhos (impurezas ou elementos de liga) sempre estarão dispersos na estrutura cristalina. Na realidade, utilizando-se as técnicas atuais de refino, é muito difícil e caro refinar metais com níveis de...
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