Ciencia e engenharia dos materiais

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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Faculdade de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica

Lista III: Exercícios sobre Imperfeições Estruturais

1. a- Como são classificadas as imperfeições estruturais?

b- Dê exemplos de imperfeições ou defeitos estruturais para cada uma das classificações acima.

1. a- O que é uma discordância?

b- Quais as principais causas da formação de discordâncias?

1. O vetor de Burger é a distância de deslocamento dos átomos ao redor da discordância, ou seja, dá a magnitude e a direção de distorção da rede. Qual a orientação deste vetor para discordâncias em cunha, em hélice e mista?
2. a- O que é uma solução sólida?

b- Como as soluções sólidas são classificadas?

1. De acordo com a tabela abaixo responda quais dos elementos você esperaria formar com o Níquel:

1. Solução sólida substitucional, com completa solubilidade. Justifique.
2. Solução solida substitucional, com solubilidade incompleta. Justifique.
3. Solução sólida intersticial. Justifique.

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1. O contorno de grão favorece a nucleação de novas fases, difusão, etc. Por quê?
2. a- O que é contorno de pequeno ângulo?

b- A energia de contorno de pequeno ângulo é maior ou menor que a energia de contorno de grão (de alto ângulo)? Por quê?

1. O tamanho de grão tem um papel importantíssimo nas propriedades dos materiais. Na prática, como o tamanho de grão pode ser controlado?
2. O que é um “twin” ou macla?
3. Calcule a fração de sítios atômicos que estão vazios para o Cobre na temperatura de fusão (1357 K). Suponha que a energia para formação de vacâncias ou vazios seja 0,9 eV/átomo.

Resposta: Nv/N= 4,6.10-4

1. Calcule o número de vacâncias por metro cúbico para o Ferro a 850 °C. A energia para a formação de vacâncias é 1,08 eV/átomo e a densidade e o peso atômico do Ferro são 7,65 g/cm3 e 55,85 g/mol, respectivamente.

Resposta: Nv= 1,1798.1024 vac/m3

1. Calcule a energia para formação de vacâncias no Alumínio, sabendo que o número de vacâncias no equilíbrio a 500 °C é 7,57 x10 23 m-3. O peso atômico e a densidade do Alumínio (nesta temperatura) são 26,98 g/mol e 2,62 g/cm3.

Resposta: Qv= 0,7501 eV/át

1. Ouro forma solução sólida com Prata. Qual o número de átomos de ouro por cm3 para uma liga de Ag e Au que contém 10% em peso de Au e 90% em peso de Ag? A densidade do Au é 19,32 g/cm3 e da Ag é 10,49 g/cm3 .

Resposta: Nát Au/cm3 liga= 3,361021

1. A concentração do Carbono numa liga de Ferro é 0,15 % em peso. Qual é a concentração em Kg de carbono por m3 no Ferro?

Resposta: 11,82 kg de C/m3 de Fe

1. O vetor de Burger (b) para estruturas cúbicas de face centrada (CFC) e cúbica de corpo centrado (CCC) pode ser expresso como:

b= a/2 x [hkl]

onde [hkl] é a direção cristalográfica que tem maior densidade atômica.

1. Quais são as representações para o vetor de Burgers para as estruturas CFC e CCC?

Resposta: /b/cfc= a/2x[110] e /b/ccc= a/2x[111]

1. Se a magnitude do vetor de de Burges ⏐b⏐é igual a a/2 x (h2+k2+l2)1/2, determine o valor de ⏐b⏐para o Alumínio.

Resposta: /b/ Al= 0,2862 nm

1. a- Para um tamanho de grão 6 (de acordo com a norma da ASTM), corresponde a aproximadamente quantos grãos por cm2 em uma micrografia tirada com um aumento de 100 vezes?

Resposta: 5 grãos/cm2

b- Estime o número de tamanho de grão para a micrografia dada abaixo (aumento 100x).

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