1 Tarefa - Energia de Falha de Empilhamento

 

 

Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia - ITEC Faculdade de Engenharia Mecânica Metalografia e Tratamento Térmico Professor: José Maria do Vale Quaresma

Energia de Falha de Empilhamento.

Aluno: Fabio Douro de Souza – 03021009601

Março-2012

 

- Falhas de Empilhamento. As falhas de empilhamento é um tipo de defeito da estrutura cristalina, bastante comum nos materiais Cúbico de Faces Centradas (CFC) e ocorrem quando, em uma pequena região do material, há uma falha na sequência regular de empilhamento dos planos compactos. Nos metais CFC a sequência de empilhamento é “... ABCABCABC...” e nos metais HC a sequência regular é “ ...ABABAB...” Essas falhas nas sequências regulares podem ser localmente alteradas por deformação plástica e aglomerados de defeitos puntiformes criados por irradiação do material por partículas pesadas de alta energia ou têmpera, dando origem aos defeitos de empilhamento, metais CFC “... ABCABABC...” e metais HC “ ...ABABBAB...”

Figura 1.1 – Empilhamento dos planos compactos na estrutura CFC. (apostila do Profº. Jorge Teófilo). - Energia de Falha de Empilhamento. A Energia de Falha de empilhamento é o fator que controla os processos termicamente ativados de escorregamento cruzado e consequentemente a resistência a deformação, influenciando de forma marcante nas características mecânicas dos materiais metálicos. Metais com baixa energia de falha de empilhamento geralmente desenvolvem grandes e numerosas falhas de empilhamento no encruamento e têm características mecânicas diferentes dos metais com alta energia de falha de empilhamento. Algumas conseqüências são associadas à energia de falha de empilhamento, como por exemplo, uma energia de empilhamento muito baixa apresenta maior quantidade de discordâncias, maior energia armazenada de deformação, recristalização mais fácil, maior resistência a fluência, maior suscetibilidade à corrosão sob tensão, entre outras. As direções dos vetores de Burgers das discordâncias parciais não são perpendiculares, existe entre eles uma força de repulsão à qual se contrapõe uma força de atração devida à energia de falha de empilhamento. O Equilíbrio entre estas duas forças determina a largura da faixa defeituosa.

 

  Portanto no equilíbrio, a força de repulsão se iguala à energia de falha de empilhamento, onde a equação pode ser expressa:

                               

 

Onde:  é a força de repulsão entre as parciais;  é a energia de falha de empilhamento;

                (

  é o módulo de cisalhamento no plano (111) que contém a falha, cujo valor é , onde  são os coeficientes de rigidez elástica;



  

 é o produto escalar dos vetores de Burgers das discordâncias parciais;   é a largura da falha de empilhamento, ou seja, a distância entre as discordâncias parciais; , sendo  para uma discordância em espiral e  para uma discodância em cunha (  é a razão de Poisson)

 

Tabela 1.1 – Energia de falha de empilhamento para alguns materiais Material Estrutura Energia de falha de empilhamento (mJ/m²) Tungstênio CCC 1860 Molibdênio CCC 1450 Tântalo CCC 942 Nióbio CCC 537 Níquel CFC 220 Alumínio CFC 163 Cobre CFC 62 Ouro CFC 50 Prata CFC 22 Aço AISI 304L CFC 19 Latão (30%Zn) CFC 12 Zinco HC 140 Magnésio Cádmio Fonte: Padilha (2000)

HC HC

125 175

 

 

 

Bibliografia CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução . 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.   VAN VLACK, L.H. Princípios de ciência dos materiais . 3.d. São Paulo: Edgard Blücher, 1977. PADILHA, Angelo F. Materiais de engenharia: microestrutura e propriedades . Curitiba: Hemus, 2000.