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Capítulo 15 - Transformações de Fases em Materiais

Tópico 15.11. Crescimento da Nova Fase Cristalina(II)

Se um núcleo cristalino estável surgiu no interior de um líquido, o seu crescimento ocorrerá pela adição de unidades estruturais, átomos ou moléculas, ao núcleo. Para atravessar a interface de largura da Figura 15.o, o átomo necessita vencer uma barreira energética igual a e quando agregado à nova fase, apresentar uma energia livre menor que aquela que possuía no líquido. Esta diferença é a força motriz do processo e corresponde à diferença na energia livre de um átomo quando presente na nova fase e quando presente no líquido.
Quando o crescimento de uma nova fase ocorre pela simples transferência de átomos de cialis brand 20mg um único componente, ignorando-se os fenômenos de superfície e de deformação, a seguinte equação foi proposta para a velocidade de crescimento (1)

(15.20)

em que U é a velocidade líquida de crescimento (saldo das velocidades de transferência de átomos matriz nova fase cristalina), é a largura média da interface, é a freqüência de vibrações atômicas, R é a constante universal dos gases (1) e T é temperatura absoluta (K), é a barreira energética, é o decréscimo na energia livre por mol devido à cristalização.

Para pequenos super-resfriamentos (), a equação anterior se aproxima de

(15.21)

e para grandes super-resfriamentos (), e a equação (15.20) pode ser reescrita como

(15.22)

Esta última equação evidencia o fato de que à medida que T diminui, a velocidade de crescimento aproxima-se de zero. Como ela também é nula na temperatura de fusão (), a velocidade de crescimento deve ser máxima numa temperatura intermediária. Este fato tem sido verificado experimentalmente por vários pesquisadores em diferentes materiais. A Figura 15.p mostra a velocidade de nucleação I e a velocidade de crescimento U como funções da temperatura.
Em temperaturas próximas da temperatura de fusão poucos núcleos são formados, mas seu crescimento é rápido e a nova microestrutura conterá alguns poucos grãos grandes. Em temperaturas mais baixas, a velocidade de nucleação é relativamente grande, mas a velocidade de crescimento é muito pequena. Conseqüentemente, transformação em baixa temperatura produzirá grande número de buy cheap cialis australia pequenos grãos, comumente chamada de estrutura com grãos finos.

Figura 15.o - Esquema do arranjo dos átomos na interface cristal/líquido.

Figura 15.p - Representação esquemática da taxa de nucleação(I) e da velocidade de crescimento(U) em função da temperatura.
Notas:
(1) R, a constante universal dos gases, vale 8,31 J/mol.K ou 0082 atm.l /mol.K.