![Page 1: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/1.jpg)
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Inst
itu
tod
e F
ísic
a
Un
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e S
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Pa
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Pro
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an
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Fo
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09
1.6
88
6
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to.i
f.u
sp.b
r/~
fmt0
50
2n
/
16 de março
![Page 2: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/2.jpg)
Defeitos Pontuais em cristais
Defeitos de m
esmo elemento
Onde, N éo número de sítios
atômicos, N
véo número de lacunas,
Qvéa energia de form
ação da lacuna.
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
exp
vv
BQN
NKT
=−
Para lacunas,
A concentração de lacunas cresce
exponencialm
ente com a temperatura.
Para a m
aioria dos m
etais, próxim
o
da temperatura de fusão, N
v/N éde 1 em
10.000 átomos.
Em um defeito Auto-instersticial, um
átomo está
comprimido em um espaço
muito m
enor que o seu próprio tamanho.
Portanto, esta éuma condição m
uito pouco
provável.
Este tipo de defeito tem concentração
significativamente m
enor do que aquela das
lacunas.
![Page 3: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/3.jpg)
Defeitos Pontuais em cristais
Defeitos de m
esmo elemento
Onde, N éo número de sítios
atômicos, N
véo número de lacunas,
Qvéa energia de form
ação da lacuna.
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
exp
vv
BQN
NKT
=−
Para lacunas,
A concentração de lacunas cresce
exponencialm
ente com a temperatura.
Para a m
aioria dos m
etais, próxim
o
da temperatura de fusão, N
v/N éde 1 em
10.000 átomos.
exp
vv
B
NQ
NKT
=−
Para Cu (Q
v= 0,9 eV), a 1000°C
, temos:
4
5(0,9
)exp
exp
2,710
(8,6210
/)(1273)
vv
B
NQ
eVx
NKT
xeV
KK
−−
=−
=−
=
A densidade de átomos do cobre é:
23
322
3(6,02310
/)(8,4
/)8,010
/(63,5
/)
A Cu
Nx
atmol
gcm
Nx
atcm
Agmol
ρ=
==
22
34
19
3(8,010
/)(2,710)2,210
/vN
xatcm
xx
atcm
−=
=
A densidade de lacunas no cobre é:
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Defeitos Pontuais em cristais
Defeitos de m
esmo elemento
Fís
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43
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1º
Se
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de
20
10
Lacuna vista por Microscopia de Tunelamento Eletrônico (STM)
![Page 5: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/5.jpg)
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
Fís
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FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
+2
1,8
CF
C0
,12
5N
i
+1
(+2
)1
,9C
FC
0,1
28
Cu
Va
lên
-
cia
s
Ele
tro
-
ne
ga
ti-
vid
ad
e
Est
rut.
Cri
sta
-
lin
a
raio
atô
mic
o (
nm
)
Impurezas Substitucionais
Fatores determ
inantes:
1)
Tamanho atômico: Diferenças entre os
raios atômicos devem ser menores que
15% (para evitar distorções excessivas
na rede cristalina).
2)
Estrutura Cristalina: Devem ser as
mesmas.
3)
Eletronegatividade: Diferenças de
eletronegatividade devem ser mínim
as
(para evitar a form
ação de compostos
interm
etálicos).
4)
Valências.
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Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
Fís
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43
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2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Impurezas Intersticiais
Para m
etais, que possuem fator de
empacotamento atômico elevado, os
espaços intersticiais são pequenos.
Portanto, o diâmetro atômico das
impurezas deve ser
significativamente m
enor do que o
dos átomos hospedeiros.
Em geral, a concentração m
áxim
a de
impurezas éinferior a 10%
Aços= impurezas de C em Fe.
Raio atômico do C: 0,071 nm
Raio atômico do Fe: 0,124 nm
Concentração atômica m
áxim
a: 2%
![Page 7: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/7.jpg)
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
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20
10
Impurezas Intersticiais
Impurezas Substitucionais
Soluções Sólidas:
Impurezas dissolvidas aleatoria e
uniform
emente no interior do
sólido. A estrutura cristalina
não se altera com a dissolução
das impurezas.
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Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
Fís
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43
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2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Aços= impurezas de C em Fe.
Concentração m
áxim
a: 2%
p
Composição
Porcentagem em peso (metalurgistas)
11
12
100
mC
xm
m=
+2
2
12
100
mC
xm
m=
+
Porcentagem atômica (físicos)
1´1
12
100
nC
xn
n=
+2´
2
12
100
nC
xn
n=
+
Onde n é
o número de m
oles
11
1
mn
A=
Conversões:
1´1
2
12
21
100
CA
Cx
CA
CA
=+ ´ 11
1´
´
11
22
100
CA
Cx
CA
CA
=+
Para C em Fe.
Concentração m
áxim
a: 2%
p = 8,7%
at
![Page 9: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/9.jpg)
Defeitos Pontuais em cristais
Impurezas (outro elemento)
Fís
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do
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ria
is–
FM
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2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Conversões:
1´1
2
12
21
100
CA
Cx
CA
CA
=+ ´ 11
1´
´
11
22
100
CA
Cx
CA
CA
=+
Para C em Fe: 2%
p = 8,7%
at
![Page 10: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/10.jpg)
Discordância Aresta
Corresponde à
inserção de um
semiplano atômico
O vetor de Burgers indica o
tamanho e a direção do
deslocamento
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Defeitos Lineares em cristais
Os átomos acim
a da linha de
discordância estão
comprimidos, enquanto
aqueles abaixo da linha estão
distendidos.
![Page 11: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/11.jpg)
Discordância Espiral
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Defeitos Lineares em cristais
Linha de discordância
![Page 12: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/12.jpg)
Discordância Espiral
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Defeitos Lineares em cristais
Discordância Aresta
Discordância M
ista
Linha de discordância
![Page 13: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/13.jpg)
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
me
stre
de
20
10
Defeitos Interfaciais em cristais
Superfícies externas
Contornos de grãos
Contornos de m
acla
Obs.: As superfícies tendem a ser as
mínim
as possíveis para m
inim
izar a
energia (gerando uma certa
tendência àexistência de corpos e
grãos esféricos).
Tipo especial de contorno de grão, com
sim
etria especular da rede cristalina
em relação ao contorno de grão.
![Page 14: Física dos Materiais – FMT0502 (4300502)plato.if.usp.br/~fmt0502n/FMT0502_Aula4.pdf · 2010. 3. 16. · Defeitos Pontuais em cristais Defeitos de mesmo elemento Onde, N éo número](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071423/611e05a92e8a3436c1572c37/html5/thumbnails/14.jpg)
Difusão em cristais
Difusão intersticial
Difusão de lacuna
Fís
ica
do
s M
ate
ria
is–
FM
T0
50
2 (
43
00
50
2)
1º
Se
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de
20
10