Origem e Multiplica

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Origem e Multiplicação de Discordâncias

• COT 741 Princípios de Deformação Plástica
• Prof Paulo Emílio Valadão de Miranda
• Monitor Guilherme Farias Miscow

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Introdução

• A energia livre de um sistema é aumentada com a
  presença de discordâncias
• A densidade de discordâncias de equilíbrio
  termodinâmico em um cristal livre de tensões é
  zero
• Whiskers e monocristais de silício podem ser
  livres de discordâncias.

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Introdução

• Monocristais recozidos por tempos suficientemente
  longos apresentam densidade de discordância da
  ordem de 104 mm-2
• Uma densidade de discordâncias de mesma ordem é
  obtida em uma liga no seu estado bruto de fusão
• A densidade de discordâncias em um metal
  severamente deformado está na faixa de 108 a 109
  mm-2.

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Discordâncias em cristais novos

• Ocorrem por dois mecanismos predominantes (a)
  crescimento epitaxial a partir de substratos
  contendo discordâncias ou (b) por nucleação
  acidental durante o crescimento
• Este segundo pode ser entendido como (i)
  nucleação heterogênea devido a tensionamento
  interno, (ii) impingimento de diferentes frentes
  de crescimento e (iii) colapso de lacunas
  formando anéis prismáticos.

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Discordâncias em cristais novos

1. Crescimento epitaxial é a nucleação e crescimento
   de uma fase obedecendo a mesma orientação
   cristalina de seu substrato. Assim, se o
   substrato contém discordâncias na superfície,
   estas se extenderão pelo novo cristal
2. Os mecanismos de nucleação acidental serão
   descritos a seguir (i, ii e iii).

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Discordâncias em cristais novos

1. O tensionamento interno durante o crescimento de
   novos cristais vem da contração diferencial
   durante a mudança de volume. Isso advém de
   gradientes térmicos, mudanças na composição
   química e mudanças no parâmetro de rede
2. O impigimento é explicado pelo encontro de duas
   dentritas que estão crescendo. O acoplamento
   delas dificilmente será perfeito, gerando
   discordâncias nas interfaces. Outra forma é na
   variação de parâmetro de rede, onde, apesar de
   haver mesma orientação cristalina, discordâncias
   aparecem em locais fora do registro cristalino
3. A formação de anéis prismáticos já foi discutida.

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Fontes de discordâncias

• Frank-Read
• Simplesmente ou duplamente apoiadas
• Múltiplo deslizamento cruzado
• Escalagem
• Expansão de um anel prismático
• Produção de uma discordância helicoidal
• Bardeen-Herring
• Contornos de grão.

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Fontes de discordâncias

• Frank-Read simplemente apoiada

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Fontes de discordâncias

• Frank-Read duplamente apoiada

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Fontes de discordâncias

• Múltiplo deslizamento cruzado

• Ocorre deslizamento cruzado do plano AB para o
  plano CD
• Os trechos AD e BC são degraus
• Se a tensão nos planos AB e CD for maior, os
  degraus serão relativamente imóveis
• Os trechos nos planos AB e CD poderão expandir-se
  livremente, podendo inclusive atuar como fontes
  de Frank-Read.

A
D
B
C
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Fontes de discordâncias

• Escalagem
• Anéis prismáticos
• Aumentam o raio do anel por escalagem
• Discordância helicoidal
• A linha de uma discordância aresta cujo vetor de
  Burgers está fora do plano de deslizamento pode
  abaular-se por escalagem, produzindo uma
  helicóide
• Fonte de Bardeen-Herring
• Age de forma semelhante à de Frank-Read, porém
  uma discordância aresta ancorada entre dois
  pontos irá abaular-se por escalagem.

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Fontes de discordâncias

• Contorno de grão