E3 Defeitos: Deslocamentos e Vagas

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A temperatura deste metal determina, de acordo com uma relação do tipo Arrhenius, a concentração de equilíbrio de vacâncias em sua rede cristalina: cada vacância, um sítio da rede que deveria ser ocupado por um átomo, mas permanece vazio, requer uma energia de formação específica, e quanto maior a temperatura deste metal, mais vacâncias ele pode sustentar em equilíbrio térmico, apesar desse custo energético. Uma temperatura mais alta para este metal resulta em uma maior concentração de equilíbrio de vacâncias, de acordo com essa relação de Arrhenius.

Independentemente dessas vacâncias, a densidade de deslocamentos deste metal — o comprimento total da linha de deslocamento por unidade de volume — armazena, dentro do campo de deformação elástica que circunda cada deslocamento, energia que permanece aprisionada dentro da rede mesmo após a cessação da carga que os introduziu. Uma maior densidade de deslocamentos resulta em uma maior quantidade de energia armazenada pelos deslocamentos, porque há mais linhas de deslocamento contribuindo com seu próprio campo de deformação para essa mesma energia. Essa densidade de discordâncias não permanece constante: a deformação plástica que esse metal sofre a aumenta progressivamente, conforme descrito pelo modelo de Kocks-Mecking, uma vez que as discordâncias existentes se multiplicam e geram novas discordâncias ao se moverem umas sobre as outras. Conforme o metal acumula mais deformação plástica, a densidade de discordâncias continua a aumentar, de acordo com esse modelo de Kocks-Mecking, embora a uma taxa decrescente, pois essas mesmas discordâncias também começam a se aniquilar mutuamente.

Essa mesma densidade de discordâncias continua a aumentar à medida que acumula deformação plástica, de acordo com o modelo de Kocks-Mecking. Portanto, esse modelo, com sua concentração inicial de vacâncias e densidade de discordâncias, utiliza essa densidade de defeitos — tanto pontuais quanto lineares — para controlar dois aspectos distintos desse metal: primeiro, ela alimenta outro modelo dentro desse conjunto, aquele que descreve a resistência mecânica do metal de acordo com as relações de Hall-Petch e Taylor, com essa mesma densidade de discordâncias como variável de entrada; Em segundo lugar, essa concentração de vacâncias, juntamente com a temperatura, controla a cinética de difusão descrita por um modelo diferente dentro deste conjunto, porque essas mesmas vacâncias permitem que átomos vizinhos saltem de um sítio da rede para outro. O fato de essa densidade de deslocamentos continuar a aumentar com a deformação plástica, de acordo com o mesmo modelo de Kocks-Mecking já apresentado aqui, significa que outro modelo dentro deste conjunto reutiliza esse mesmo modelo de Kocks-Mecking para descrever o endurecimento por deformação deste metal.

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