Por que são formadas maclas de recozimento em ligas de cobre?

Passo 1

O enunciado pergunta por que, durante o recozimento de ligas de cobre, aparecem com frequência maclas de recozimento (também chamadas de maclas de crescimento ou maclas de annealing). O conteúdo da matéria é cristalografia de metais, em especial fenômenos de recristalização e crescimento de grãos, e vamos precisar entender os conceitos de energia de discordância de empilhamento e de limites de macla.

Passo 2

Definimos macla de recozimento como um limite de gêmeos cristalográficos (geralmente de coincidência de rede \Sigma 3) que aparece entre grãos durante o crescimento de novos grãos recristalizados. Essas maclas são geradas não pela deformação, mas pelo avanço de uma fronteira de grão que “reflete” a rede cristalina: é um crescimento que incorpora um gêmeo perfeito.

Passo 3

Ocorre que, durante o crescimento de grãos recristalizados, a fronteira de grão busca pagar o menor custo energético possível. Um contorno macla \Sigma 3 tem energia específica muito menor do que um contorno de grão aleatório. Assim, sempre que a fronteira se depara com uma orientação cristalográfica que permita formar um contorno \Sigma 3 (ou seja, deslocar a rede espelhando em um plano \{111\}), a macla cresce preferencialmente, reduzindo a energia total do sistema.

Passo 4

Nas ligas de cobre a energia de discordância de empilhamento \gamma_\text{sf} é relativamente baixa. Um valor baixo de \gamma_\text{sf} favorece a separação de dissociações de discordância e torna mais fácil a formação de maclas (já que o custo de criar um contorno de gêmeos é pequeno). Consequentemente, durante o recozimento, a combinação de baixa \gamma_\text{sf} e favor energético do contorno \Sigma 3 leva à formação abundante de maclas de recozimento.

Resposta

São formadas maclas de recozimento em ligas de cobre porque essas ligas têm baixa energia de discordância de empilhamento, o que facilita a geração de contornos de gêmeos \Sigma 3 de baixa energia durante o crescimento de grãos recristalizados, minimizando a energia total do sistema.

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