apostila de imperfeições nos sólidos ciência dos materiais

Ciência dos Materiais

Prof. Kristopher Mendes

Unidade 03
Imperfeições nos Sólidos

Pontos a serem discutidos:
• Quais os tipos de defeitos que surgem nos sólidos?

• O número e o tipo de defeitos podem variar e serem controlados? • Como os defeitos afetam as propriedades dos materiais?

• Os defeitos são desejáveis?
• Como os defeitos pontuais presentes nas cerâmicas diferem dos metais?
• Nas cerâmicas, como as impurezas são acomodadas no reticulado e como elas afetam as propriedades?

Tipos de imperfeições
Defeitos pontuais:
•Lacunas
•Átomos intersticiais
•Átomos substitucionais
Defeitos lineares:
•Discordâncias
Defeitos interfaciais:

•Contornos de grão

Defeitos pontuais
• Lacuna: ausência de um átomo na estrutura

distortion
Distorção
of planes de planos

lacuna
Vacancy

• Auto-intersticial: átomo "extra" posicionado em um sítio intersticial.

distortion
Distorção
of planes de planos

auto-intersticial selfinterstitial Concentração de equilíbrio de defeitos pontuais
A concentração de equilíbrio varia com a temperatura, conforme a equação abaixo:

Onde:

  Qd 
N d  N . exp 

 k.T 

Nd:

número de defeitos.

N:

número total de sítios atômicos.

Qd:

energia de ativação.

k:

constante de Boltzmann

(1,380 x 10-23 J/átomo.K ou
8,620 x 10-5 eV/átomo.K).

T:

temperatura absoluta [T(K) = T(oC) + 273].

Estimativa da concentração de lacunas
Determine o número de lacunas em equilíbrio em 1,000 m3 de cobre a
1000oC.

Cu(1000ºC) = 8,400 g/cm3

ACu = 63,550 g/mol

Ql = 0,900 eV/átomo

Dados:

NA = 6,023 x 1023 átomos/mol

Temos:

NA
28
N  .
.V  7,961 x 10 sítios
ACu
Logo:

 0,900


N l  7,961 x 10 . exp 

5
 8,620 x 10 .1273
28

Nl = 2,183 x 1025 lacunas

Defeitos em estruturas cerâmicas
•Defeito de Frenkel: um cátion está fora do lugar.
•Defeito de Shottky: um par de lacunas de um cátion e um ânion.

Defeito de