Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Nesta expressão, N é o número total de sítios de átomos, Q v é a energia de ativação (energia de
vibração requerida para a formação de uma vacância), T é a temperatura absoluta 1 , en kelvin, e k é
a constante universal do gás ideal por molécula ou constante de Boltzmann. O valor de k é 1,38
x 10 -23 J/atom-K, ou 8,62 x 10 -5 eV/atom-K, dependendo das unidades de Q v .
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1 Temperatura absoluta em kelvin (K) é igual a o C + 273.
2 Constante de Boltzman por mol de átomos se torna a constante R; num tal caso R = 8,31 J.mol -1 K -
1
ou 1,987 cal.mol -1 K -1 .
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Assim, o número de vacâncias cresce exponencialmente com a temperatura; isto é, à medida em que
T na equação 4.1 aumenta, também aumenta a expressão exp - (Q v / kT). Para muitos metais, a
fração de vacâncias N v / N justo abaixo da temperatura de fusão é da ordem de 10 -4 ; isto é, um
sítio da rede em cada 10000 estará vazio. Como indicam as discussões que se seguem, um número
de outros parâmetros de materiais têm dependência exponencial em relação à temperatura similar
àquela da Equação 4.1.
Um auto-intersticial é um átomo do cristal que é comprimido (empurrado) para dentro
de um sítio intersticial, um pequeno espaço vazio que sob condições ordinárias não é ocupado. Este
tipo de defeito está também representado na Figura 4.1. Em metais, um auto-intersticial introduz
distorções relativamente grandes na rede circundangte porque o átomo é substancialmente maior do
que a posição intersticial em que está situado. Consequentemente, a formação deste defeito não é
altamente provável, e êle existe em concentrações muito pequenas, que são significativamente
menores do que aquelas para vacâncias.
PROBLEMA EXEMPLO 4.1 (Vide no texto original).
4.3 - IMPUREZAS EM SÓLIDOS
Um metal puro consistindo de apenas um único tipo de átomo não é justamente possível; átomos
impurezas ou estranhos estarão sempre presentes e alguns existirão como defeitos de ponto
cristalinos. De fato, mesmo com técnicas relativamente sofisticadas, é difícil refinar metais até uma
pureza que exceda 99,9999%. Neste nível, da ordem de 10 22 a 10 23 átomos impurezas estarão
presentes num metro cúbico de material. Muitos metais familiares não são altamente puros; ao
contrário, eles são ligas, nas quais átomos impurezas foram adicionados intencionalmente para
conferir características específicas aos materiais. Ordinariamente se usada adicionar elementos de
liga em metais para melhorar resistência mecânica e resisência à corrosão. Por exemplo, prata de lei
é uma liga constituída de 92,5% de Prata e 7,5% de cobre. Em ambientes normais, prata pura é
altamente resistente à corrosão, mas é também muito macia. A constituição de liga com cobre
melhora significativamente a resistência mecânica, sem depreciar a resistência à corrosão
apreciavelmente.