5- Explique o que são sistemas de deslizamento e identifique os mesmos numa estrutura CFC e em uma HC
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras:
- Explicar o que são “sistemas de deslizamento”.
- Identificar os sistemas de deslizamento numa estrutura CFC (cúbica de face centrada) e numa estrutura HC (hexagonal compacta).
Não há outros dados numéricos fornecidos; a tarefa é conceitual e de identificação das famílias de planos e direções cristalográficas relevantes.
Passo 2
O que é um “sistema de deslizamento” — definição e conceitos básicos.
-
Um sistema de deslizamento é um par formado por um plano cristalográfico favorável ao movimento de defeitos e por uma direção naquele plano ao longo da qual átomos podem deslizar relativamente uns aos outros. Em palavras: é o plano por onde o deslizamento ocorre e a direção ao longo da qual as linhas de defeito (vetores de Burgers) se movem.
-
Formalmente, um sistema de deslizamento = (plano de deslizamento, direção de deslizamento) = (plano, direção). Ex.:
. -
Por que escolhemos certos planos e direções? Porque o deslizamento favorece planos e direções que são mais densamente embalados (close‑packed): nesses planos há maior sobreposição de orbitais/áreas de contato e, portanto, menor energia de ativação para mover átomos. Assim, para identificar sistemas de deslizamento, procuramos:
- Planos com alta densidade atômica (close‑packed planes).
- Direções dentro desses planos com alta densidade linear (close‑packed directions).
-
Como se conta o número de sistemas de deslizamento úteis: multiplicando o número de planos equivalentes na família (família de planos) pelo número de direções distintas de deslizamento contidas em cada plano. Em símbolos:
.
Passo 3
Breve explicação sobre notação cristalográfica (essencial para identificar sistemas).
- Para estruturas cúbicas (como CFC) usa‑se indices de Miller normais: planos
e direções . - Para HCP é comum usar a notação de Miller‑Bravais em quatro índices: planos
e direções . Um exemplo prático que aparecerá é a direção (no plano basal). Aqui indica índice negativo.
(Objetivo: saber ler expressões como
ou
.)
Passo 4
Identificação dos sistemas de deslizamento na estrutura CFC (Cúbica de Face Centrada).
-
Observação física: a estrutura CFC tem planos triangularmente densos onde os átomos ficam mais próximos; esses planos são os planos
. Dentro desses planos, as direções mais densas são as direções . -
Portanto o par padrão (família) é
. -
Quantificação (contagem): a família
contém planos equivalentes (há quatro orientações etc.). Em cada um desses planos existem direções distintas contidas no plano (essas direções formam os lados do triângulo atômico no plano {111}). Logo: -
Conclusão prática: para CFC diz‑se que os sistemas de deslizamento ativos e favorecidos são
e que existem sistemas independentes. É essa abundância (12) que explica por que metais CFC (ex.: Al, Cu, Au) são geralmente muito dúcteis — há muitas direções para o material acomodar deformação plástica.
Passo 5
Identificação dos sistemas de deslizamento na estrutura HC (Hexagonal Compacta, HC ou HCP).
-
Observação física: na HCP existe um plano claramente mais compacto: o plano basal
(o plano perpendicular ao eixo ). As direções densas dentro do basal são as direções do tipo (são as três direções separadas por ). -
Sistemas principais:
- Basal:
. Contagem: a família basal fornece tipicamente direções de deslizamento, então fornece sistemas (esses são os mais fáceis e os primeiros a ativar). - Prismático:
. Essas são famílias de planos verticais (prismas) que também contêm direções do tipo . Ao contar: há tipicamente prismáticos equivalentes e, combinando com as direções disponíveis, resulta em aproximadamente sistemas prismáticos aproveitáveis (dependendo do detalhe geométrico, cada plano prismático contém duas das direções ). - Piramidal (com componente
): — estas envolvem direções que têm componente ao longo do eixo (chamadas ). As piramidais permitem deslizamento com transferência de componente ao longo de e costumam ser mais difíceis de ativar; a família fornece tipicamente mais sistemas do tipo (dependendo da ordem considerado, pode haver variações).
- Basal:
-
Soma típica (quando se considera basal + prismática + piramidal de primeira ordem):Mas atenção: essa é a contagem de possíveis sistemas — na prática, a temperatura e a relação axial
determinam quais realmente ativam. À temperatura ambiente muitos metais HCP só ativam facilmente os sistemas basais, o que dá pouca capacidade de acomodar deformação plástica arbitrária.
Passo 6
Resumo prático e implicações mecânicas (como usar essa informação numa prova).
-
Regra de identificação rápida em prova: procure o plano mais densamente embalado e nele a direção mais densa.
- Se a estrutura for CFC: responda rápido:
, sistemas. - Se for HCP: responda: basal
(3 sistemas), com prismáticos e piramidais adicionais que podem levar a até sistemas no total; entretanto, mencione que normalmente só os basais (3) são facilmente ativados a baixas temperaturas.
- Se a estrutura for CFC: responda rápido:
-
Dica de prova: se pedirem apenas “quais são os sistemas de deslizamento favorecidos”, diga a família de planos e a família de direções (ex.: para CFC escreva
). Se pedirem número de sistemas, faça a conta (nº planos equivalentes × nº direções por plano).
Resposta
Sistemas de deslizamento: um par (plano de deslizamento, direção de deslizamento) — planos e direções mais densamente embalados que permitem o movimento atômico relativo (deslizamento) sob cisalhamento.
CFC:
; número de sistemas
.
HC: família basal
(
sistemas fáceis); prismático
(≈
sistemas adicionais) e piramidal
(sistemas
, ≈
adicionais), somando até ≈
potenciais sistemas, embora na prática muitas HCP só ativem os
basais a baixa temperatura.