Discordância em linha

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)
pompeu
1
Discordância de Aresta
(a)
(b)
(c)
Discordância 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.
pompeu
2
A discordância é a fronteira entre a parte do cristal que deslizou e a parte que ainda não
Escorregou.
Vista tridimensional de um cristal contendo uma discordância em cunha
pompeu
3
Discordância em linha
A discordância em linha
corresponde a borda (edge) do
plano extra.
Discordância em
pompeu
linha
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O circuito e o vetor de Burgers
Cristal c/
discordância em linha
Cristal Perfeito
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.
pompeu
Neste caso b é perpendicular a discordância
5
Discordância em Hélice
Discordância
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”
Vetor de Burgers, b
pompeu
6
Discordância em Espiral
Linha de
discordância
(a)
(b)
(c)
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.
pompeu
7
Discordância em Espiral
 Discordância em espiral como resultado de um cisalhamento
parcial
pompeu
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Discordância
mista
 Discordâncias de aresta
ou em espiral raramente
ocorrem separadamente.
Linha da discordância
pompeu
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, 9 b é
perpendicular a discordância.
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.
Plano de
deslizamento
(slip plane)
Rompimento de diversas
ligações atômicas
simultaneamente.
Baseado nesta representação, é
possível fazer uma estimativa
teórica da tensão cisalhante
crítica.
pompeu
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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.
pompeu
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Discordâncias e def. mec. (cont.)
1
2
3
tensão cisalhante
tensão cisalhante
4
5
6
tensão cisalhante
tensão cisalhante
pompeu
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Analogia do deslizamento
pompeu
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Discordâncias e def. mec. (cont.)

Linha:
mov. na direção
da tensão

O efeito final

Direção do movimento
Hélice:
mov. normal a
é o mesmo.

direção da tensão.
pompeu
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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
pompeu
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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.
pompeu
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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.
pompeu
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Macla (twin)
• Fronteira de alta simetria onde um grão é o espelho
do outro.
Plano de
macla
(twin
Formadas
pela
aplicação de
tensão
mecânica ou
em
tratamentos
térmicos de
recozimento
plane)
(annealing)
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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.
pompeu
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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 maior
Densidade atômica.
pompeu
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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
pompeu
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Formação de dois tipos característicos de discordâncias a partir de um cristal perfeito
pompeu
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O vetor de Burgers : dá a direção do escorregamento é sempre o mesmo independente da
posição da linha de discordância.
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