- Descreva o mecanismo pelo qual ocorre o crescimento de grão e em que condição.
Passo 1
O enunciado pede para descrever como os grãos crescem num material policristalino e em que situação isso acontece. O conteúdo envolve os contornos de grão, a energia de superfície associada a esses contornos e o transporte atômico (difusão) que permite a migração desses limites.
Passo 2
Cada contorno de grão possui uma energia superficial por unidade de área, digamos
. Como um sistema busca o mínimo de energia, existe um “empurrão” (força motriz) para reduzir a área total de contornos. Essa força motriz, em termos macroscópicos, pode ser entendida como uma pressão capilar proporcional à curvatura
do contorno:
Passo 3
Sob a ação dessa pressão, os contornos migram: regiões convexas (alta curvatura) tendem a encolher e regiões côncavas a crescer, fazendo com que grãos maiores consumam grãos menores. Na prática isso ocorre porque átomos se deslocam por difusão ao longo do contorno de grão ou através do volume, permitindo que o limite mova-se para dentro do grão de raio menor e para fora do grão de raio maior.
Passo 4
Para que esse mecanismo seja efetivo é necessário que a mobilidade atômica seja suficientemente alta, ou seja, difusão intensa. Isso acontece em temperaturas elevadas, tipicamente acima da temperatura de recristalização, mas abaixo da fusão, e na ausência (ou baixa densidade) de precipitados ou impurezas que exerçam pinning (inibição) sobre o contorno.
Resposta
O crescimento de grão ocorre por migração dos contornos de grão, movidos pela redução da energia de superfície
e pela curvatura dos limites, de modo que grãos maiores consumam grãos menores. Esse processo só se dá em temperatura elevada (acima da recristalização) onde a difusão atômica é rápida e não há forte pinning por partículas de segunda fase.