LISTA DE EXERCICIOS – DIFUSÃO E DEFEITOS CRISTALINOS

1) Explique como os defeitos cristalinos contribuem para a difusão?

Os vazios (defeito cristalino) existem em todos os materiais, sendo considerado intrínseco ao

material e exercem papel importante na difusão atômica e nas transformações de fases, uma

vez que a maioria das propriedades dos materiais é influenciada pela presença de

imperfeições.

2) Explique porque a difusão de intersticiais é mais rápida que a difusão de vacâncias?

A difusão dos intersticiais ocorre mais rapidamente que a difusão de vacâncias, pois os

átomos intersticiais são menores e então tem maior mobilidade.

3) A difusão é mais rápida no contorno de grão ou na superfície? Por quê?

No contorno de grão, porque são regiões “ricas” em vazios (lacunas ou interstícios) e isto

facilita o deslocamento dos átomos que se difundem. Do ponto de vista energético, a energia

de ativação necessária para a difusão no contorno de grão é menor.

4) Quais são as principais forças motrizes para que ocorra a difusão?

Deve ter sítios vazios; o átomo deve ter energia suficiente para quebrar às ligações atômicas

que une os seus átomos vizinhos e então causar alguma distorção na rede cristalina durante o

deslocamento; temperatura.

5) Cite 3 exemplos práticos de processos que são baseados no fenômeno de Difusão.

Dopagem em materiais semicondutores para controlar a condutividade; Cementação e

Nitretação dos aços para endurecimento superficial; Sinterização.

6) Quais são os principais parâmetros que governam a difusão?

Temperatura, concentração e tempo.

7) Que é e de que depende o coeficiente de difusão?

O coeficiente de difusão é um indicativo da velocidade segundo o qual os átomos se difundem.

As espécies difusíveis, bem como o material hospedeiro, influenciam o coeficiente de difusão.

Depende da natureza dos átomos, do tipo de estrutura cristalina e da temperatura.

8) Quais são os principais fatores da estrutura dos materiais que favorecem a difusão?

Baixo empacotamento atômico;

Baixo ponto de fusão;

Ligações fracas (Van der Walls);

Baixa densidade;

Raio atômico pequeno;

Presença de imperfeições

9) Quais são os principais fatores da estrutura dos materiais que dificultam a difusão?

Alto empacotamento atômico;

Alto ponto de fusão;

Ligações fortes (iônica e covalente);

Alta densidade;

Raio atômico grande;

Alta qualidade cristalina

10) Como são classificadas as imperfeições estruturais?

DEFEITOS PONTUAIS - associados com uma posição atômica.

DEFEITOS LINEARES – unidimensionais.

DEFEITOS INTERFACIAIS ou CONTORNOS - que são bidimensionais.

DEFEITOS VOLUMÉTRICOS OU DE MASSA, - que são tridimensionais.

11) Dê exemplos de imperfeições ou defeitos estruturais para cada uma das classificações.

DEFEITOS PONTUAIS - Para defeitos pontuais, existe o defeito pontual de lacuna,

defeitos auto-intersticiais e o defeito de impureza em sólidos que são divididos em

dois tipos, os defeitos substitucionais e os intersticial.

DEFEITOS LINEARES – Nos sólidos cristalinos, os defeitos lineares ou discordâncias

são defeitos que originam uma distorção da rede centrada em torno de uma linha. As

discordâncias são originadas durante a solidificação dos sólidos cristalinos. As

discordâncias podem ser classificadas em três tipos de aresta, espiral e mista.

DEFEITOS INTERFACIAIS ou CONTORNOS - são contornos que possuem duas

dimensões e que geralmente separam as regiões dos materiais que possuem

diferentes estruturas cristalinas e diferentes orientações cristalográficas esse de

defeito é classificado em superfícies externas, contornos de grão, os contornos de

macla são subdivididos em maclas de deformação e maclas de recozimento e por fim

os contornos de fases.

DEFEITOS VOLUMÉTRICOS OU DE MASSA - Por fim os defeitos volumétricos ou de

massa são os de poros, trincas, inclusões e outras fases. São normalmente

introduzidos durante as etapas de processamento e fabricação.

12) Explique que é uma Discordância.

Discordâncias são defeitos lineares ou unidimensionais em torno do qual algum dos átomos

está desalinhado.

13) Como são classificadas as discordâncias e quais são as principais causas da sua

formação.

As discordâncias são originadas durante a solidificação dos sólidos cristalinos. As

discordâncias podem ser classificadas em três tipos de aresta, espiral e mista.