Defeitos pontuais

Páginas: 11 (2537 palavras) Publicado: 13 de setembro de 2014
Defeitos cristalinos

1

DEFEITOS OU IMPERFEIÇÕES CRISTALINAS
Defeitos ou imperfeições pontuais
Defeitos ou imperfeições de linha
Defeitos ou imperfeições de superfície

DEFEITOS CRISTALINOS
Todos os materiais apresentam um grande número de defeitos e imperfeições
em suas estruturas cristalinas.
NÃO EXISTEM ESTRUTURAS CRISTALINAS PERFEITAS.
Diversas propriedades dos materiaismetálicos são profundamente afetadas
pela presença de defeitos cristalinos e freqüentemente determinadas características
são intencionalmente alteradas pela introdução de quantidades controladas de
defeitos.
Exemplos:
Processos de cementação e nitretação de aços,
Dopagem de semicondutores,
Endurecimento de metais e ligas por encruamento (deformação a frio),
Refino do tamanho de grão,
Etc.

Asimperfeições
Imperfeições
Imperfeições
Imperfeições

ou
de
de
de

defeitos cristalinos são classificados em três classes:
ponto
linha
superfície

Marcelo F. Moreira

Defeitos cristalinos

2

IMPERFEIÇÕES DE PONTO (defeitos pontuais)
LACUNAS
O defeito pontual mais simples é a lacuna (do inglês: vacancy), ou seja a
ausência de um átomo em uma posição atômica originalmenteocupada 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:

 Qv 
Nv = N . exp  −

 k.T 
onde: N é o n° de átomos
T é a temperatura absoluta (K)
k é a constante de Boltzmann (1,38 10-23 J/átomo K ou 8,62 10-5 eV/átomo K)
Qv é aenergia 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 uma sítio intersticial, que em
circunstâncias normais estaria vago.

Marcelo F. Moreira

Defeitoscristalinos

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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 pureza superiores a 99,9999%
(“quatro noves”) Nesta pureza ainda estão presentes cerca de 1022 - 1023 átomos por
m3 de impurezas.Estas impurezas são classificadas em duas classes:
SUBSTITUCIONAIS - Na qual os átomos de soluto estão alocados em posições
atômicas originalmente pertencentes ao átomo de solvente
INTERSTICIAIS - Na qual os átomos de soluto estão posicionados nos interstícios
das células cristalinas do solvente.

SOLUÇÕES SÓLIDAS
A solução sólida é obtida com a adição intencional de outros elementos(elementos de liga) no metal solvente. Esta adição deve manter a estrutura cristalina e
evitar a precipitação de outra fase.
Do mesmo modo que os defeitos, as soluções sólidas também são classificadas em
substitucionais e intersticiais
Exemplos:
Solução sólida substitucional: Prata 925 - constitui uma solução sólida
substitucional com 7,5% de cobre na prata.
Solução sólida intersticial: Açosextra-doce - nestes aços, os átomos de C
ficam alocados nos interstícios das células cristalinas.

Marcelo F. Moreira

Defeitos cristalinos

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INTRODUÇÃO HISTÓRICA AO CONCEITO DE DISCORDÂNCIA
• Deformação plástica ou permanente de um cristal perfeito (isento de defeitos
cristalinos) pode ocorrer pelo deslocamento de planos de átomos em relação aos
planos paralelos adjacentes.

• 1921 -Griffith postula que a presença de fissuras microscópicas seriam
responsáveis pela baixa resistência dos sólidos.
• 1926 - Cristais reais começam a deformar-se plasticamente em tensões entre
1/1000 e 1/10000 da tensão teórica calculada por Frenkel.
• 1934 - E. Orowan, M. Poloanyi e G. I. Taylor propuseram, de modo independente,
a existência de um defeito cristalino linear denominado...
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