Imperfeiçôes nos solidos

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FACULDADE DE ENGENHARIA - UFGD

DISCIPLINA: CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATERIAIS

TRABALHO-VALOR: 2PONTOS DATA DE ENTREGA: 02/12/2013

PROFESSOR: MARIA A. GARCIA TOMMASELLI CHUBA MACHADO________________________________________NOME: ENAI FRANCIELE GOMES LISBOA

IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS

Introdução

Nada em nosso mundo é tão perfeito. Não existe um material cristalino que não tenha pelo menos algumas falhas estruturais. Defeito é uma imperfeição ou um erro no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado.

Nenhum material pode ser preparado sem algum grau de impureza química, a não ser que meios materiais sejam usados para reduzi-las a um nível baixo. Uma liga é um metal com impurezas presentes intencionalmente. As soluções sólidas contêm átomos de um segundo componente, um soluto. Para que a solução sólida possa se estender ao longo dos cristais, soluto e solvente devem ser comparáveis em tamanho e comportamento eletrônico.

Imperfeições também estão presentes em todos os cristais, salvo em casos especiais onde meios extraordinários sejam usados a fim de reduzi-las. Convém classifica-las geometricamente:

• Defeitos pontuais, os quais incluem lacunas e/ou intersticiais;

• Defeitos lineares, também denominados discordâncias;

• Defeitos interfaciais ou de fronteiras;

• Defeitos em volume: Volumétricos.

Enfim, cristais perfeitos servem como uma base para consideração de algumas propriedades e características dos materiais como densidade, anisotropia, planos de deslizamento, estabilidade de fases e compostos semicondutores. Este trabalho será direcionado a conhecer as irregularidades cristalinas, considerando a desordem dos materiais e também sua ordem.

Defeitos Pontuais: Defeitos Pontuais nos Metais e Defeitos Pontuais nas Cerâmicas

A imperfeição mais simples é a LACUNA (vazio), ou um espaço onde não há um átomo na rede cristalina. Todos os sólidos cristalinos possuem LACUNAS (vazios, vacâncias), não é possível criar tais materiais livres desse tipo de defeito, isso acontece nos metais. Os defeitos pontuais em cerâmicas ocorrem de maneira similar aos metais, entretanto os materiais cerâmicos possuem no mínimo dois tipos de íons (cátions e ânions). Assim, os defeitos pontuais podem aparecer para cada um desses tipos.

O defeito pontual mais simples é a lacuna, a qual envolve uma falta de átomo no reticulado. Tais efeitos podem resultar de empacotamento imperfeito durante a cristalização original, ou podem decorrer das vibrações térmicas dos átomos a elevadas temperaturas; quando a energia térmica aumenta, aumenta a probabilidade de que os átomos individuais saltem de suas posições para outras de mais baixa energia. As lacunas podem ser simples, ou bilacunas para o caso de uma dupla condensação delas, ou trilacunas.

As lacunas de um par de íons, também chamada defeito de Schottky é um par de vacâncias de íons com cargas opostas. Esse emparelhamento é exigido para manter a neutralidade local da carga na estrutura cristalina do composto.

Um átomo extra pode ser abrigado numa estrutura cristalina, principalmente se o fator de empacotamento for baixo. Tal imperfeição denomina-se defeito intersticial, produz distorção atômica. O defeito de Frenkel é uma combinação de vacância-interstício. Estruturas compactas têm muito menos defeitos intersticiais e íons deslocados do que lacunas, porque se torna necessária uma energia adicional para forçar os átomos para posições intersticiais.

Impurezas nos Sólidos

Muitos materiais da engenharia possuem quantidades significativas de vários componentes diferentes. As propriedades de alguns materiais são influenciadas pela presença de imperfeições. Sólidos não são perfeitos em sua microestrutura, muitas propriedades estão relacionadas a estes defeitos, frequentemente eles são induzidos propositalmente nos materiais. Defeitos são irregularidades na rede cristalina com uma ou mais dimensões na ordem de um diâmetro atômico.

Os metais mais conhecidos não são altamente puros, eles são ligas, nas quais os átomos de impurezas são adicionados intencionalmente para conferir características específicas ao material. Muito comum, a formação de ligas é utilizada em metais para aumentar sua resistência mecânica, resistência à corrosão, aumentar a condutividade elétrica, entre outros. A adição de impurezas irá resultar na formação de uma solução sólida e/ou numa nova segunda fase, dependendo do tipo de impurezas, de suas concentrações, e da temperatura da liga.

Defeitos Lineares

Os defeitos pontuais são imperfeiçoes estruturais resultantes da agitação térmica. Defeitos lineares, unidimensionais, são associados principalmente à deformação mecânica. Os defeitos lineares são também conhecidos como discordâncias. Nos sólidos cristalinos, os defeitos lineares ou discordâncias são defeitos que originam uma distorção da rede centrada em torno de uma linha. As discordâncias são originadas durante a solidificação dos sólidos cristalinos. Podem também ser originadas por deformação plástica, ou permanente, de sólidos cristalinos, por condensação de lacunas e por desajustamentos atômicos em soluções sólidas. Os dois principais tipos de defeitos lineares são: discordâncias em linha (aresta), espiral (ou parafuso) e a combinação destes dois tipos origina as discordâncias mistas.

Vetor de Burger dá a magnitude e a direção de distorção da rede e corresponde à distância de deslocamento dos átomos ao redor da discordância.

A discordância em aresta indica que o defeito corre ao longo da aresta em da linha extra de átomos. Para a discordância em aresta, o vetor de Burgers é perpendicular à linha de discordância. A discordância espiral, que deriva seu nome do empilhamento espiral de planos cristalinos em torno da linha de discordância, para ela o vetor de Burgers é paralelo a linha de discordância. A maioria dos defeitos lineares dos materiais será mista, neste caso terá características da espiral e de aresta. O vetor de Burgers neste caso não será perpendicular, nem paralelo a linha de discordância,