SOLIDOS CRISTALINOSConceitos Gerais

CAPA

Liga de Magnésio

CAPA – ligas de magnésio

O sistema da ASTM estabelece que as ligas de magnésio, divididas em fundidas e trabalhadas, são designadas por um conjunto de caracteresalfanuméricos, no qual as duas primeiras letras se referem aos dois principais elementos de liga, os números seguintes são relativos aosteores nominais de cada um destes elementos e a letra posterior indica variações da liga básica associadas à introdução de outros elementosminoritários. Após o hífen indica-se o tratamento térmico ou termomecânico de modo semelhante ao que ocorre com as ligas de alumínio.Sendo assim, a liga de magnésio mais conhecida e utilizada, designada por AZ92A-T6, significa uma liga com 9 % de alumínio e 2 % de zincoem sua composição básica (A) e submetida ao tratamento térmico de solubilização e envelhecimento com o objetivo de obter durezamáxima (T6).

CAPA – ligas de magnésio

No mercado mundial consumo de ligas de magnésio

4,4 Kg/veículo

No mercado nacional

2,74 kg/veículo

Arranjos cristalinos

Dimensões – estrutura cristalina

“Os átomos e moléculas estão sempre em

movimento. No gás o movimento é livre, nos

líquidos existe vinculo entre moléculas vizinhas. As

partículas na maioria dos sólidos existem posições

fixas, mas existe movimento entorno desta

posição”

Ordenação dos Átomos

Ordem de

longo alcanceOrdem de

curto alcance

Sem

ordenamento

Sólidos Cristalinos e Amorfos

Segundo a distribuição espacial dos átomos, moléculas ou íons, os

sólidos podem ser classificados em:

– Cristalinos: compostos por átomos, moléculas ou íons arranjados

de uma forma periódica em três dimensões.As posições ocupadas

seguem uma ordenação que se repete para grandes distâncias

atômicas (de longo alcance).

– Amorfos: compostos por átomos, moléculas ou íons que não

apresentam uma ordenação de longo alcance. Podem apresentar

ordenação de curto alcance.

RETICULO CRISTALINO

• Nos materiais cristalinos, denomina-se estrutura cristalina à

maneira como átomos, moléculas ou íons se encontram

espacialmente arranjados.

• Modelo de esferas rígidas: os átomos ou íons são representados

como esferas de diâmetro fixo.

• Reticulado: conjunto de pontos, que podem corresponder a átomos

ou grupos de átomos, que se repetem no espaço tridimensional com

uma dada periodicidade.

• Célula unitária: é o menor agrupamento de átomos representativo

de uma determinada estrutura cristalina específica.

RETICULO CRISTALINO

• Reticulado: conjunto de pontos, que

podem corresponder a átomos ou grupos

de átomos, que se repetem no espaço

tridimensional com uma dada

periodicidade.

• Célula unitária: é o menor agrupamento de

átomos representativo de uma determinada

estrutura cristalina específica.

Os sete tipos de Célula Unitária

As 14 redes de Bravais

Importância das estruturas cristalinas Estanho

Importância das estruturas cristalinas zirconia

Importância das estruturas cristalinas Ferro

Importância das estruturas cristalinas Carbono

Sólido incolor de alta dureza, brilho intenso e não condutor

Sólido cinzento de baixa dureza, pouco brilho e bom condutor

Buckyball – 60 átomos

As estruturas mais comuns

Nós vamos estudar apenas as redes mais simples:

a cúbica simples - cs (sc - simple cubic)

a cúbica de corpo centrado - ccc (bcc - body centered cubic)

a cúbica de face centrada - cfc (fcc - face centered cubic)

a hexagonal compacta - hc (hcp - hexagonal close packed)

CUBICO DE CORPO CENTRADA - CCC

CUBICO DE FACE CENTRADA - CFC

HEXAGONAL COMPACTO - HC

CFC e HC

ABCAB

O Fator de empacotamento atômico

𝜌 =

𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠𝑐é𝑙𝑢𝑛𝑎

𝑃𝑒𝑠𝑜 á𝑡𝑜𝑚𝑖𝑐𝑜

𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎 𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑜𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜

𝐹𝐸𝐴 =

𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 á𝑡𝑜𝑚𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎

Metais e suas estruturas cristalinas

Átomos por célula unitária

CCC (BCC) CFC (FCC) HC (HCP)

2 4 6

Número de coordenação

8 12 12

Fator de empacotamento atômico

0,68 0,74 0,74

Anisotropia

Exercicio 3.1 Calister Calcule o volume de uma célula Unitária CFC em termos do raio atômico R

33

C 2R2aV

222 R4aa

2R16V 3

C

2R2a

Exercicio 3.2 Calister Mostre que o fator de empacotamento atômico para a estrutura cristalina CFC é de 0,74

C

E

V

V

unitária célula de totalVolume

esferas de totalVolumeFEA

3

E R3

44V

2R16V 3

C

216

3

44

3

3

R

R

V

VFEA

C

E

74,0FEA

Exercicio 3.3 Calister

Cobre

Raio atômico de 0,128 nm

Estrutura CFC

Peso atômico de 63,5g/mol

ACNV

nA

Avogrado de Numero x UnitáriaCelula da Volume

atômico Peso x atomos de numero

Calcule a densidade

3cm/g89,8

Exercícios

Edição -83.1 – Qual a diferença entre estrutura atômica e estrutura cristalina3.2 – mostre que o fator de empacotamento atômico para a estrutura ccc é de 0,683.7 – O ferro possui uma estrutura cristalina ccc, um raio atômico de 0,124 nm w um peso atômico de 55,85 g/mol. Compare o valor teórico calculado com o valor apresentado na tabela da contracapa do livro.3.18 – o zinco possui uma estrutura cristalina HC uma razão c/a de 1,856 e uma massa específica de 7,13 g/cm3. calcule o raio atômico para o Zn.