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Estruturas Cristalinas


1) Definições
Um material cristalino é aquele no qual os átomos estão situados em um arranjo que se repete ou é periódico ao longo de grandes distâncias atômicas, isto é, existe ordem de longo alcance de maneira que quando ocorre à solidificação os átomos se posicionarão em um padrão tridimensional repetitivo no qual os átomos estão ligados aos seusátomos vizinhos mais próximos.
Quando não existe esta ordem de posicionamento chamamos o material de não cristalino ou amorfo.
Algumas propriedades dos sólidos cristalinos dependem da estrutura cristalina do material, isto é, da maneira como os átomos, íons, ou moléculas estão arranjados espacialmente.
As estruturas cristalinas metálicas são relativamente simples em relação àsestruturas cerâmicas e estruturas poliméricas.
Para facilitar, descrevemos as estruturas cristalinas como esferas sólidas com diâmetros bem definidos. Isto é conhecido como modelo de esferas rígidas. Podemos ver na figura 1 os Retículos Cristalinos de Bravais.
Retículo é o termo usado para se descrever uma matriz tridimensional de pontos que coincidem com as posições dos átomos(ou centros da esfera).
Na tabela 1, vemos exemplos de estruturas cristalinas dos metais.

|Metal |Estrutura Cristalina |Raio Atômico (nm) |
|Alumínio |CFC |0,1431 |
|Chumbo |CFC |0,1750 |
|Cobalto |HC|0,1253 |
|Cobre |CFC |0,1278 |
|Cromo |CCC |0,1249 |
|Ferro (α) |CCC |0,1241 |
|Molibdênio |CCC |0,1363|
|Níquel |CFC |0,1246 |
|Ouro |CFC |0,1442 |
|Platina |CFC |0,1387 |
|Prata |CFC |0,1445 |
|Titânio |HC|0,1445 |
|Tungstênio |CCC |0,1371 |
|Zinco |HC |0,1332 |


Tabela 1: Estruturas cristalinas dos metais
(1m = 10-3 mm = 10-6 μm = 10-9 nm = 10-10 Å).

A composição química do material exerce influência sobre aformação da estrutura e da microestrutura (ou nanoestrutura) do material.
O processo particular de fabricação do material igualmente exerce influência sobre a microestrutura obtida no mesmo.
A microestrutura pode ser planejada antes da fabricação do material, de acordo com o conjunto de propriedades que queremos alcançar. Por exemplo, a velocidade de resfriamento de uma ligainterfere no tamanho de partícula das partículas de segunda fase precipitadas.








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Figura 1 – Reticulados Cristalinos de Bravais.

Os principais reticulados cristalinos dos metais são CCC, CFC e HC. Podemos ver estas estruturas na figura 2.



[pic]
Figura 2: Reticulados Cristalinos CCC, CFC e HC.

2) alotropia
Alotropia é a transformação dos materiaisem outra forma com o fornecimento de energia em forma de calor. Podemos ver na tabela 2 as formas alotrópicas de alguns metais de acordo com suas temperaturas.




|Metal |Estrutura na temperatura ambiente |Estrutura em outras temperaturas |
|Ca |CFC |CFC (>4270C) |
|Co |HC...
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