Explique o que são e como são formados os contornos de maclas (twins)?
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que são os contornos de macla (twins) em materiais cristalinos e como eles se formam. Este conteúdo é de cristalografia e de mecanismos de deformação plástica em metais. Para entender, vamos precisar dos conceitos de simetria de rede, planos cristalográficos e deslizamento de discordâncias.
Passo 2
Uma macla é uma região no cristal cuja rede está orientada em relação à parte vizinha de forma perfeitamente simétrica, como se fosse um “espelho” ou uma rotação de alta simetria. Formalmente, duas regiões A e B de um grão são macladas se existe uma operação de simetria simples (geralmente reflexão em um plano ou rotação de
em um eixo) que transforma a rede de A na rede de B. O plano onde ocorre essa reflexão chama-se plano de macla ou plano geminal e costuma ser um plano cristalográfico de baixa energia, por exemplo
no empacotamento cúbico de faces centradas (FCC).
Passo 3
O contorno de macla é o limite coerente entre essas duas regiões espelhadas. Há dois tipos clássicos de twin boundary:
Type I: há um plano
tal que a macla é uma reflexão nesse plano.
Type II: há um eixo e um ângulo de rotação (geralmente
) que leva um lado ao outro.
Type II: há um eixo
Em ambos os casos, esses contornos são de baixa energia comparados a contornos de grão aleatórios porque mantêm compatibilidade quase perfeita de sítios atômicos.
Passo 4
Existem dois modos principais de formação de maclas:
- Crescimento (growth twins): durante a solidificação ou deposição, variações de condição de crescimento (como superresfriamento ou presença de impurezas) podem introduzir falhas na sequência de empilhamento das camadas atômicas, gerando regiões macladas já no processo de solidificação.
- Deformação (deformation twins): sob tensões elevadas, sobretudo em metais de redes hexagonais compactas (HCP) ou em condições de baixas temperaturas/altas taxas de deformação em FCC, ocorre emissão sistemática de discordâncias parciais de Shockley. Essas discordâncias parciais deslocam planos vizinhos em sequência, criando uma lamela maclada que cresce conforme mais parciais deslizam.
Passo 5
No mecanismo atomístico da maclação de deformação, imagine uma sequência de planos
. Uma discordância parcial simples desloca um plano em uma fração da distância interplanar. Se várias discordâncias parciais consecutivas deslizam em planos adjacentes, forma-se uma região em que a ordem de empilhamento está invertida — é a lamela de macla. Cada passagem sucessiva consolida o contorno maclado, preservando coerência e baixando energia em relação a um contorno de grão randômico.
Resposta
Os contornos de macla são limites coerentes de baixa energia em que duas regiões cristalinas estão relacionadas por uma reflexão em um plano ou rotação de alta simetria. Formam-se por falhas na sequência de empilhamento durante o crescimento ou, em deformação plástica, pela emissão sequencial de discordâncias parciais que invertem localmente a orientação da rede.