Como os sistemas cristalinos influenciam no comportamento mecânico dos materiais?
Passo 1
O exercício pergunta “Como os sistemas cristalinos influenciam no comportamento mecânico dos materiais?”
Conteúdo: cristalografia e propriedades mecânicas (deformação por escorregamento).
O que vamos precisar:
Conteúdo: cristalografia e propriedades mecânicas (deformação por escorregamento).
O que vamos precisar:
- Entender o que é sistema cristalino (célula unitária, arranjo atômico).
- Conceito de plano e direção de escorregamento.
- Lei de Schmid e número de sistemas de escorregamento em estruturas FCC, BCC e HCP.
Passo 2
Antes de tudo, vamos lembrar o que são sistemas cristalinos.
- Cada material cristalino tem uma célula unitária definida por três vetores de rede (a, b, c) e ângulos (α, β, γ).
- Dependendo dessas medidas, classificamos em 7 sistemas cristalinos (cúbico, tetragonal, hexagonal etc.).
- A partir da célula unitária, surgem planos cristalográficos (por exemplo, {111} em cúbico) e direções [110], que são potenciais rotas de escorregamento.
Passo 3
Agora, como ocorre a deformação plástica?
- A deformação plástica se dá por movimento de discordâncias (defeitos lineares) ao longo de planos de escorregamento.
- Cada plano possui uma direção preferencial de escorregamento. Um “sistema de escorregamento” = plano + direção.
- A facilidade do escorregamento é dada pela Lei de Schmid:
onde
•
•
•
- Só ocorre escorregamento se
Passo 4
Contagem de sistemas de escorregamento e efeito na mecânica:
- FCC (cúbico de face centrada): 12 sistemas de escorregamento {111}$<
>$. Muitos caminhos de escape = alta ductilidade, baixa tensão de escoamento. - BCC (cúbico de corpo centrado): 48 sistemas potencialmente ativos, mas planos de escorregamento não são densos como no FCC. Em temperatura baixa,
alto = material mais “duro” e menos dúctil. - HCP (hexagonal compacto): só 3–6 sistemas de escorregamento {0001}$<
>$ na temperatura ambiente. Poucos caminhos = anisotropia forte e baixa ductilidade; depende de ativação de mecanismos extras (twinning).
Resposta
Os sistemas cristalinos determinam:
- Quantos planos/direções de escorregamento existem (número de sistemas)
- Qual é a densidade atômica nesses planos (quanto mais denso, menor a
) - Como a tensão aplicada se projeta nesses sistemas (Lei de Schmid)
Isso tudo faz um material FCC ser maciçamente dúctil, um BCC mais duro em frio e um HCP anisotrópico e de baixa ductilidade.