CIÊNCIA DE MATERIAIS
2º Semestre - 2006/2007
Capítulos 7 e 8 – SOLIDIFICAÇÃO E DIFUSÃO ATÓMICA EM SÓLIDOS
1. Calcule a concentração de equilíbrio de lacunas por m3 no Alumínio puro a 500 °C.
Considere que a energia de formação de uma lacuna no Alumínio puro é 0,76 eV. Qual a
fracção de lacunas a 660 °C?
Al=2,7 g/cm3
Dados:
MAl =26,98 g/mol
k=8,6210-5 eV/K
2. A difusividade dos átomos de Níquel em Ferro c.f.c. é 1,010-13 m2/s a 1300 °C e 1,010-16
m2/s a 1000°C. Calcule a energia de activação para a difusão (em J/mol) nesta gama de
temperaturas.
Dados:
R=8,314 J/(mol.K)
3. O coeficiente de difusão do Carbono no Ferro- é 2,9810-11 m2/s a 1000 °C, 7,9310-11 m2/s
a 1100 °C e 1,8410-10 m2/s a 1200 °C.
Q
.
(a) Determine o valor das constantes D0 e Q na equação D = D0exp RT (b) Calcule o coeficiente de difusão do Carbono no ferro- a 900 °C.
(c) Calcule o tempo ao fim do qual a profundidade da camada endurecida é 10-3 m, a 900 °C.
(d) Qual seria a profundidade da camada endurecida ao fim do mesmo intervalo de tempo,
mas à temperatura ambiente?
4. Uma peça do aço AISI 1020 foi cementada a 927 °C. Calcule a concentração à distância de
0,045 abaixo da superfície da peça após 8 horas de tratamento. Considere que o teor em C
à superfície no final do tratamento é 1,2 % (ponderal).
11
Dados: DC(927°C) = 1,28 10
m2/s
5. Calcule a taxa de nucleação homogénea no Cobre líquido para graus de sobrearrefecimento
de 180, 200 e 220 K.
Dados:
L=1,88109 J/m3
f0=1011 /s
SL=0,177 J/m2
Tf=1356 K
C0=61028 átomos/m3
k=1,3810-23 J/K
Outros exercícios do livro “Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais”, William F.
Smith, McGraw-Hill de Portugal Lda., Lisboa, 1998.
4.5.2, 4.5.3, 4.6.4, 4.6.6, 4.6.7, 4.7.2, 4.7.4, 4.7.8, 4.8.1, 4.8.5