imperfeições nos sólidos
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ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAISProf. Eng. Everton Tarouco
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
Os defeitos cristalinos são imperfeições que ocorrem no arranjo periódico regular dos átomos/íons em um cristal.
Podem envolver irregularidades de “posição” ou de “tipos” de átomos/íons.
O tipo e o número de defeitos dependem:1. Do material2. Da “história” de processamento do material3. Do meio ambiente
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
Todo cristal apresenta defeitos. A quantidade e o tipo de imperfeições então depende da forma que o cristal foi formado.
Os defeitos modificam o comportamento, ou seja, as propriedades do material (mecânica, elétrica, química, ótica, ...).
Portanto, através da introdução de defeitos, controlando o número e o arranjo destes, é possível desenvolver novos materiais com as características desejadas.
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
Alguns exemplos de características (propriedades) dos materiais introduzidas por estas imperfeições
1. Dopagem em semicondutores: as imperfeições são criadas para alterar o tipo de condutividade em determinadas regiões do material.
2. Aumento da resistência por encruamento: aumento da dureza devido à deformação plástica, em outras palavras, é quando a deformação mecânica dos materiais promove a formação de imperfeições que geram um aumento de resistência mecânica.
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
Todos os cristais reais apresentam inúmeros defeitos (imperfeições na sua estrutura) e são classificados por sua dimensionalidade.
Temos assim 4 classificações:
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
1. Defeitos pontuais (dimensão “zero”): associados com uma ou duas posições atômicas.
São defeitos pontuais: -Vacâncias (lacunas)-Impurezas intersticiais-Impurezas substitucionais
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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DEFEITOS PONTUAIS
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
2. Defeitos lineares (dimensão “um”): são discordâncias (deslocamentos unidimensionais) associadas com a cristalização e a deformação, sendo de origem térmica, mecânica e supersaturação de defeitos pontuais. Esse defeito é responsável pela deformação, falha e ruptura dos materiais.
São defeitos lineares (em linha): -Discordância em cunha ou de aresta-Discordância em hélice ou espiral
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DEFEITOS LINEARES
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DEFEITOS LINEARES
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
3. Defeitos planares (dimensão “dois”): defeitos que se apresentam em duas dimensões, que se estendem ao longo da estrutura, gerando imperfeições de superfície.
São defeitos planares (de superfície): -Superfícies livres-Falhas de empilhamento-Contornos de grão-Maclas ou twins
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DEFEITOS PLANARES
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DEFEITOS PLANARES
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DEFEITOS PLANARES
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DEFEITOS PLANARES
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IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAIS NOS SÓLIDOS
4. Defeitos volumétricos (dimensão “três”): defeitos que se apresentam no volume do sólido.
São defeitos volumétricos (no sólido): -Vazios-Fraturas-Inclusões-Outras fases
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DEFEITOS VOLUMÉTRICOS