Explique as falhas de empilhamento intrínseca e extrínseca em termos de discordância parcial.
Passo 1
O enunciado pede para a gente explicar as falhas de empilhamento intrínseca e extrínseca num cristal de empilhamento cúbico de faces centradas (FCC), usando o conceito de dislocação parcial.
Conteúdo: Ciência dos Materiais – Defeitos cristalinos e Teoria de Dislocações.
O que vamos usar:
Conteúdo: Ciência dos Materiais – Defeitos cristalinos e Teoria de Dislocações.
O que vamos usar:
- A sequência normal de empilhamento FCC (ABC ABC …).
- A noção de dislocação parcial de Shockley, cujo vetor de Burgers é
Passo 2
Antes de tudo, lembra a pilha de planos (111) em FCC:
… – A – B – C – A – B – C – …
cada letra é uma camada de átomos deslocada lateralmente. Essa sequência perfeita pode ser interrompida por falhas de empilhamento.
… – A – B – C – A – B – C – …
cada letra é uma camada de átomos deslocada lateralmente. Essa sequência perfeita pode ser interrompida por falhas de empilhamento.
Passo 3
Dislocação parcial (Shockley):
Quando um plano (111) sofre um deslizamento cujo vetor de Burgers é , ele não completa uma translação de reticulado inteira (que seria
), e cria uma região entre dois deslocamentos onde a ordem de empilhamento muda. Esse “meio deslizamento” é a dislocação parcial – é ela que gera a falha de empilhamento.
Quando um plano (111) sofre um deslizamento cujo vetor de Burgers é
Passo 4
Falha de empilhamento intrínseca:
- Duas dislocações parciais de mesmo sinal se separam sobre planos (111) paralelos.
- Entre elas, falta justamente um dos níveis de empilhamento.
- Exemplo de sequência:
– Antes: …– A–B–C–A–B–C–…
– Depois de intrínseca: …– A–B–C–A–C–A–B–C–…
Note que entre as duas parciais “tirou-se” a camada B, gerando a ordem …A–C–A… - A região defeituosa (o vazio de B) é a falha intrínseca, e sua largura é controlada pela distância entre as duas dislocações parciais.
Passo 5
Falha de empilhamento extrínseca:
- Agora as duas dislocações parciais têm sinais opostos, mas formam juntas uma inserção extra.
- Entre elas, existe um nível a mais de empilhamento.
- Exemplo de sequência:
– Antes: …– A–B–C–A–B–C–…
– Depois de extrínseca: …– A–B–C–B–A–B–C–…
Aqui a camada B ficou “duplicada” (ABC B ABC), dá o plano extra. - A inserção desse plano extra é a falha extrínseca, também delimitada pelas dislocações parciais.
Resposta
- Falha intrínseca = ausência de um plano (camada “faltando”) gerada por duas dislocações parciais de mesmo sinal que separam essa região.
- Falha extrínseca = presença de um plano extra (camada “duplicada”) gerada por duas dislocações parciais de sinais opostos que inserem esse nível a mais.
Em ambos os casos, o conceito-chave é a dislocação parcial de Shockley () que, ao deslizar, interrompe a sequência normal de empilhamento ABC.