UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E BILOGICAS DEPARTAMENTO DE FSICA DIFUSO EM MATERIAIS
Deformao mecnica a alta temperatura:
Alunos: Deniz Augusto Jonnathan Fernando de O. Duarte
ndiceConformao Fluncia
Mecnica
DifusoDefinio,
ensaios de fluncia Teoria de Coble Definio e exemplos Teoria de Nabarro Definio e exemplos
Conformao mecnicaOs processos de conformao mecnica alteram a geometria da matria prima atravs de foras aplicadas por ferramentas adequadas.
Existem trs tipos de conformaes mecnicasa
frio; a morno; A QUENTE.
Difuso
Define-se difuso atmica como sendo movimento de tomos ou fluxo de massa.
o
Aplicao da Difuso dentro da Deformao Mecnica a Altas Temperaturas
Quando se eleva a temperatura de um material os tomos deste ganham mais energia. Assim, como a energia vibracional se torna mais intensa, aumentase o nmero de lacunas na rede cristalina e o tamanho dos interstcios o que facilita o processo de difuso.
Fluncia
Definio: a medida da resistncia de um material deformao e falha quando submetido a uma carga esttica menor que a tenso de escoamento, a uma temperatura elevada em funo do tempo. A fluncia ocorre atravs da movimentao das falhas dentro das
estruturas cristalinas e a taxa de fluncia a taxa na qual o material sedeforma quando a tenso aplicada a uma alta temperatura.
Ensaio de Fluncia
Esquema do aparelho para ensaios de fluncia
Modelo simplificado
Esquema do aparelho para ensaios de fluncia
Deformao instantnea: elstica;
Fluncia primria: A taxa de fluncia diminui com o tempo, o material est encruando (aumento da resistncia).
Fluncia secundria:Taxa de deformao constante. o estgio com maior durao e existe um balano entre os processos de encruamento e recuperao (o
material torna-se macio).
Fluncia terciria: Acelerao da taxa de fluncia at a ruptura (separao dos contornos de gro, formao de trincas internas, cavidades e vazios), ou seja, as trincas propagam at a fratura do material.
A fluncia Coble uma forma de difuso por fluncia, mecanismo utilizado para descrever a deformao dos slidos cristalinos. Ocorre atravs da difuso de tomos em um material ao longo das fronteiras de gros, que produz um fluxo de material
e um deslizamento de contornos de gro.
A fluncia Coble nomeada assim aps Robert L. Coble, que primeiro relatou a sua teoria de como a fluncia de materiais ao longo do tempo em 1962.
A taxa de deformao em um material experimentando fluncia Coble dada por:
onde a tenso aplicada d o dimetro limite mdio de gros Dgb o coeficiente de difuso no contorno de gro - QCoble a energia de ativao para fluncia Coble R a constante molar do gs T a temperatura em kelvin
Diagrama mostrando como os tomos e as vacncias percorrem um gro durante o mecanismo de fluncia Coble
A teoria de fluncia de Nabarro-Herring uma forma de fluncia dedifuso controlada, nela os tomos se difundem atravs da rede provocando um alongamento dos gros na direo do eixo de estresse. Na
fluncia Nabarro-Herring no h uma grande dependncia quanto atenso aplicada e sim quanto ao tamanho dos gros, onde a fluncia inversamente proporcional ao tamanho mdio de gros com a taxa de
fluncia diminuindo medida que o tamanho de gro maior.
Considerando a equao de difuso : D = D0 exp(E / kT)
podemos perceber que a difuso dependente da temperatura, assim existe uma dupladependncia da temperatura na fluncia Nabarro-Herring, j que em temperaturas mais elevadas a difusividade aumenta devido dependncia da temperatura direta da equao, o aumento da temperatura causa um aumento no nmero de vagas atravs dos defeitos de
Schottky. Com isso, h um aumento na energia mdia dos tomos do material, o que fazcom que a fluncia Nabarro-Herring possa ocorre com mais facilidade. Ou seja, a fluncia Nabarro-Herring dominante a temperaturas muito elevadas em relao temperatura de fuso de um material.
Esquema ilustrativo do mecanismo de fluncia segundo a teoria de Nabarro-Herring.
Na fluncia Coble a difuso dos
A
fluncia
Coble
ocorre
a
tomos ocorre ao longo do eixodo estresse, o que faz com que esse tipo de fluncia tenha uma
temperaturas mais baixas do que a de Nabarro-Herring, mas
mesmo assim muito dependente da mesma, j que quanto maior a temperatura maior a difuso atravs dos contornos de gro.
forte dependncia com o tamanhode gro, muito maior do que a de Nabarro-Herring, onde a fluncia ocorre dentro dos contornos.
Quando a difuso ocorre se movendo atravs do cristal isso chamado de fluncia Nabarro-Herring.
Quando a difuso ocorre obedecendo um movimento ao
longo das fronteiras de gros, tem-se o mecanismo chamadofluncia Coble.
Quando a difuso ocorre se movendo atravs do cristal isso chamado de fluncia Nabarro-Herring.
Quando a difuso ocorre obedecendo um movimento ao longo das fronteiras de gros, tem-se o mecanismo chamado fluncia Coble.