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pompeu 1
Discordâncias• São defeitos lineares. Existe uma linha separando
a seção perfeita, da seção deformada do material. • São responsáveis pelo comportamento mecânico
dos materiais quando submetidos a cisalhamento. • São responsáveis pelo fato de que os metais são
cerca de 10 vezes mais “moles” do que deveriam.
• Existem dois tipos fundamentais de discordâncias: Discordância em linha (edge dislocation)
Discordância em hélice (screw dislocation)
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pompeu 2
Discordância de ArestaDiscordância de Aresta
a) Um cristal perfeito;b) Um plano extra é inserido no cristal (a);c) O vetor de burgers b equivale à distância
necessária para fechar o contorno formado pelo mesmo número de átomos ao redor da discordância de aresta.
(a) (b)(c)
Discordância de aresta
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pompeu 3
Vista tridimensional de um cristal contendo uma discordância em cunha
A discordância é a fronteira entre a parte do cristal que deslizou e a parte que ainda nãoEscorregou.
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pompeu 4
Discordância em linha
A discordância em linha corresponde a borda (edge) do plano extra.
Plano Extra
Discordância em linha
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pompeu 5
O circuito e o vetor de BurgersCristal Perfeito Cristal c/
discordância em linha
O circuito se fecha.O circuito não se fecha. O vetor necessário para fechar o circuito é o vetor de Burgers, b, que caracteriza a discordância.
Neste caso b é perpendicular a discordância
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pompeu 6
Discordância em Hélice
Discordância
Vetor de Burgers, b
Neste caso o vetor de Burgers é paralelo a discordância.
Uma boa analogia para o efeito deste tipo de discordância é “rasgar a lista telefônica”
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pompeu 7
Discordância em EspiralDiscordância em Espiral
(a) (b) (c)
Linha de discordânci
a
Vetor de Burgers b
a) Um cristal perfeito;b) e c) Deslocamento de uma secção transversal da ordem de
um espaçamento atômico.
O vetor de Burgers b é paralelo à linha de discordância em uma discordância em espiral.
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pompeu 8
Discordância em EspiralDiscordância em Espiral
Discordância em espiral como resultado de um cisalhamento parcial
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pompeu 9
9
Discordância mista
Linha da discordância
O vetor de Burgers mantém uma direção fixa no espaço. Na extremidade inferior esquerda, onde a discordância é pura hélice, b é paralelo a discordância. Na extremidade superior direita, onde a discordância é pura linha, b é perpendicular a discordância.
Discordâncias de aresta ou em espiral raramente ocorrem separadamente.
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pompeu 10
Discordâncias e deformação mecânica• Uma das maneiras de representar o que acontece quando
um material se deforma é imaginar o deslizamento de um plano atômico em relação a outro plano adjacente.
Rompimento de diversas ligações atômicas simultaneamente.
Plano de deslizamento (slip plane)
Baseado nesta representação, é possível fazer uma estimativa teórica da tensão cisalhante crítica.
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pompeu 11
Discordâncias e def. mec. (cont.) A tensão cisalhante crítica é o valor máximo, acima do
qual o cristal começa a cisalhar.
No entanto, os valores teóricos são muito maiores do que os valores obtidos experimentalmente.
Esta discrepância só foi entendida quando se descobriu a presença das discordâncias.
As discordâncias reduzem a tensão necessária para cisalhamento, ao introduzir um processo sequencial, e não simultâneo, para o rompimento das ligações atômicas no plano de deslizamento.
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pompeu 12
Discordâncias e def. mec. (cont.)1 2 3
4 5 6
tensão cisalhante
tensão cisalhante
tensão cisalhante
tensão cisalhante
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Analogia do deslizamento
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pompeu 14
Direção do movimento
Linha: mov. na direção da tensão
Hélice: mov. normal a direção da tensão.
O efeito final é o mesmo.
Discordâncias e def. mec. (cont.)
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pompeu 15
Conclusão
• Temperatura influência direta na velocidade de deslocamento das discordâncias
• Impurezas difundem e concentram-se em torno das discordâncias formando uma atmosfera de impurezas
• Deformação Plástica aumenta a tensão e diminui a ductilidade
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pompeu 16
Fronteiras de grão e interfaces
• Um material poli-cristalino é formado por muitos mono-cristais em orientações diferentes.
• A fronteira entre os monocristais é uma parede, que corresponde a um defeito bi-dimensional.
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pompeu 17
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Fronteira de baixo ângulo
Fronteira em que ocorre apenas uma rotação em relação a um eixo contido no plano da interface (tilt boundaries). O ângulo de rotação é pequeno (< 15º). Pode ser representada por uma sequência de discordâncias em linha.
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pompeu 18
Macla (twin)• Fronteira de alta simetria onde um grão é o espelho do outro.
Formadas pela aplicação de tensão mecânica ou em tratamentos térmicos de recozimento (annealing)
Plano de macla (twin plane)
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pompeu 19
Outras fronteiras• Fronteira de grande ângulo
Fronteira de rotação com ângulos maiores do que 15º Mais difícil de interpretar (unidades estruturais).
• Falha de empilhamento: cfc - deveria ser ...ABCABC... e vira ...ABCBCA... hc - deveria ser ...ABABAB... e vira ...ABBABA...
• Fronteiras magnéticas ou parede de spin Em materiais magnéticos, separam regiões com
orientações de magnetização diferentes.
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A deformação plástica ocorre pelo movimento de discordâncias “varrendo os planos de escorregamento
Os planos onde as discordâncias se movimentam, são normalmente aqueles de maiorDensidade atômica.
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Intuitivamente, é evidente que a deformação plástica causada pela movimentação de uma discordância exige uma tensão muito menor que a necessária para movimentar um plano de átomo como um todo
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Formação de dois tipos característicos de discordâncias a partir de um cristal perfeito
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O vetor de Burgers : dá a direção do escorregamento é sempre o mesmo independente da posição da linha de discordância.