Por que é que, nos materiais metálicos, o escorregamento das discordâncias ocorre geralmente nos planos mais compactos? Por que é que, nos materiais metálicos, o escorregamento ocorre geralmente segundo as direções mais compactas?
Passo 1
Beleza, o enunciado pergunta por que, nos metais, as discordâncias deslizam preferencialmente nos planos e nas direções mais “apertadinhos” (compactos). O assunto aqui é mecânica dos sólidos, mais especificamente teoria de discordâncias e sistemas de escorregamento. Para resolver, vamos usar:
• Noções de estrutura cristalina (planos e direções)
• Conceito de densidade de empacotamento atômico
• Lei de Schmid (ressalta qual sistema de escorregamento é mais favorável)
• Noções de estrutura cristalina (planos e direções)
• Conceito de densidade de empacotamento atômico
• Lei de Schmid (ressalta qual sistema de escorregamento é mais favorável)
Passo 2
Primeiro, lembra que uma discordância é um “defeito linear” que dá mobilidade ao material quando aplicamos uma tensão de cisalhamento. O escorregamento acontece ao longo de um plano e numa direção específicas do cristal, formando o chamado sistema de slip. Quanto mais fácil for mover essa falha, mais rapidamente o metal deforma.
Passo 3
Planos mais compactos significam planos onde os átomos estão bem coladinhos, ou seja, há muita gente junta. Por que isso ajuda?
- Menor energia de formação de superfície de cisalhamento: como os átomos já estão colados, quebrar e remanejar ligações custa menos energia.
- Maior densidade de átomos por área: isso gera uma área menor pra deslocar a discordância, reduzindo a tensão crítica de cisalhamento.
Passo 4
Quanto à direção, a lógica é parecida:
- Direções mais compactas têm maior densidade linear de átomos, então a discordância “anda” por um caminho onde encontra menos resistência.
- Pela Lei de Schmid, a tensão de cisalhamento efetiva num sistema (plano ξ e direção λ) é
onde φ e λ são ângulos entre a direção da força e o plano/direção de escorregamento. Os planos e direções compactas geralmente maximizam esse produto de cossenos, então exigem menor σ para atingir τ crítico.
Passo 5
Resumindo: metálicos preferem planos e direções compactas porque aí a energia de ativação para mover a discordância é mínima e a tensão de cisalhamento crítica também é mais baixa. É física econômica: menor “pedágio” pra deformar.
Resposta
Nos metais, o escorregamento acontece em planos e direções mais compactos porque nesses caminhos a densidade de átomos é alta, o que reduz a energia necessária para movimentar discordâncias e minimiza a tensão de cisalhamento crítica (Lei de Schmid).