As Propriedades Mecânicas Oscar Araujo

1 - Quais os mecanismos de deformação plástica que você conhece? Quais as principais características, similaridades e diferenças entre eles?

Resposta: A deformação plástica pode ocorrer pelos mecanismos abordados a

Seguir:

1. Deslizamento: é o mecanismo de deformação plástica mais importante de todos. A deformação por deslizamento ("slip") ocorre pelo movimento de discordâncias "varrendo" os planos de escorregamento. Os planos de escorregamento são normalmente os de maior densidade atómica. O movimento das discordâncias envolve o rearranjo de apenas alguns átomos ao seu redor e não o movimento simultâneo e cooperativo de todos os átomos de um plano cristalino, conforme supõe o modelo de Frenkel;

1. Maclação mecânica: a maclação (`twinning') é o segundo mais importante mecanismo de deformação plástica em metais, mas não tão comum como o deslizamento. É um mecanismo alternativo de deformação plástica que ocorre quando a deformação por deslizamento é multo difícil. Este mecanismo exige o movimento coordenado de átomos e os deslocamentos envolvidos são pequenos. As maclas de deformação são bem diferentes do mecanismo de deslizamento. Primeiro, a região maclada de um grão é uma imagem especular do retículo original enquanto que a região deslizada tem a mesma orientação do grão original. Segundo, o deslizamento consiste em deslocamento cisalhante de um bloco inteiro do cristal enquanto a maclação se constitui de deformação cisalhante uniforme. Terceiro, a direção de deslizamento pode ser negativa ou positiva enquanto a direção de maclação é limitada àquela que produz a imagem da nada. A tensão necessária para produzir macias, geralmente é maior e menos sensível à temperatura que a necessária para deslizamento.

1. Deslizamento de contornos de grãos: este mecanismo ocorre geralmente em temperaturas acima de 0,5.T (T, = temperatura de fusão em K,) e relaciona-se com o fenómeno de fluência. O significado deste fenómeno e sua contribuição para a deformação por fluência foi enfatizado pela primeira vez por Hanson e Wheeler em seus experimentos com alumínio. Esta contribuição, no entanto, é pequena, da ordem de 10% do valor total. Entretanto este percentual depende de variáveis tais como temperatura, taxa de deformação e tamanho do grão. O processo de deslizamento parece começar de maneira uniforme, mas em um estágio mais avançado os deslocamentos panam de ponto a ponto ao longo dos contornos. O deslizamento de contornos de grãos está intimamente ligado com o processo de difusão, tal como mencionado a seguir.

1. Difusão: a difusão é um processo termicamente ativado de grande importância na deformação por fluência. O regime de temperatura em que a fluência se torna um fenômeno de importância é 0,5.Tf < T <Tf, onde Tf é a temperatura de fusão em K. Esta é a faixa de temperatura em que a difusão, por ser um processo termicamente ativado, apresenta uma dependência exponencial à temperatura. Abaixo de 0,5.Tf o coeficiente de difusão é tão baixo que qualquer mecanismo de deformação dependente da difusão é tão lento que pode ser desprezado. Para a faixa de temperatura de T e 0,5.Tf os seguintes mecanismos de deformação devem ser citados:

1. Mecanismo proposto por Nabarro e Heming, envolve o fluxo de lacunas dentro de um grão, estas deslocam-se de tal modo a produzir um aumento no comprimento do grão na direção da tensão aplicada;
2. Mecanismo de Coble, envolve a difusão pelos contornos de grão em vez de pela rede cristalina. Essa difusão resulta no deslizamento de contornos de grão; e
3. Mecanismo de deslizamento e escalada de discordâncias, assistido pela difusão de lacunas.

2 - Apresente uma curva tensão versus deformação para um monocristal CFC contendo os três estágios característicos.

1. Quais os mecanismos predominantes em cada estágio?
2. Quais as subestruturas de discordâncias características em cada estágio?
3. Qual o efeito da temperatura no início e na extensão de cada estágio?

Resposta: A curva tensão versus deformação, para um monocristal CFC, contendo os três estágios característicos é mostrada na Figura 1.

[pic 1]

Figura 1 - Curva tensão versus deformação para um monocristal CFC.

 a) Mecanismos predominantes em cada estágio:

ESTÁGIO 1: este estágio é conhecido como estágio de "deslizamento fácil" ("easy glide”) apresentando uma região linear caracterizada por uma baixa taxa de encruamento No estágio 1 tem-se a atuação de apenas um sistema de escorregamento, o que explica o pequeno encruamento, pois as discordâncias movimentam-se livremente, havendo pouca interação entre elas. Este estágio, que não existe nos materiais policristalinos, é afetado pelo tipo de cristal e sua pureza, pela temperatura e principalmente Pela sua orientação e geometria.

ESTÁGIO 2: estágio de encruamento linear. Neste estágio, com o aumento da tensão aplicada, ocorre a ativação de outros sistemas de escorregamento, havendo grande interação entre discordâncias, que se multiplicam e formam emaranhados (‘tangles'). Este estágio apresenta uma alta taxa de encruamento, da ordem de 10 vezes a encontrada no estágio 1.

ESTÁGIO 3: estágio de encruamento parabólico ("parabolic hardening"), caracterizado por uma diminuição gradual da taxa de encruamento. O aumento de tensão propicia uma maior ocorrência de escorregamento com desvio, possibilitando que discordâncias parciais em hélice evitem obstáculos, o que explica a diminuição da taxa de encruamento.

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