Title

Caracterização das zonas plásticas na ponta da trinca. Observações no silício monocristalino.

Caracterização das zonas plásticas na ponta da trinca. Observações no silício monocristalino.

Authorship

Oliveira, Maria Ângela Loyola de; Scandian, Ucelio

Oliveira, Maria Ângela Loyola de

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Scandian, Ucelio

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DOI

10.5151/ABM-MECANICA-FRATURA-1995-1995152

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Abstract

O problema da propagação de trincas está ligado à característica de tenacidade do material. Esta tenacidade é avaliada pelo fator de intensidade de tensões crítico Kc, que descreve, para um determinado modo de abertura (I, II ou III), o campo de tensões em torno de uma trinca. Observa-se experimentalmente que, quando solicitados, os materiais geralmente apresentaram uma zona plástica na ponta da trinca, acarretando uma diminuição do fator de intensidade de tensões. Nela, forma-se uma concentração de discordâncias que pode ocasionar dois efeitos: • Diminuição da acuidade da trinca ("blunting"). • Interação dos campos de tensões trinca-discordâncias, alterando o fator de intensidade de tensões efetivo, Kef. Kef é expresso pela soma do fator de intensidade de tensões devido ao carregamento externo, K0, e do fator de intensidade de tensões devido à presença das discordâncias, Kd. Quando Kd é negativo, o fator Kef diminui e há proteção da trinca ("shielding"). Quando Kd é positivo, Kef aumenta e a trinca é mais suscetível a propagar-se, diz-se haver antiproteção ("anti-shielding"). Para quantificar o valor de Kt, é necessária uma análise da zona plástica no que concerne ao seu tamanho, forma, número de discordâncias, planos de deslizamento e vetores de Burgers. Neste trabalho, a caracterização de zonas plásticas é feita através da observação "in situ" (síncrotron), da emissão e crescimento das mesmas, utilizando-se topografia em raios-X. O material utilizado para tanto foi o silício monocristalino. Constata-se, pelas observações topográficas realizadas neste trabalho, que as zonas plásticas são formadas por anéis de discordâncias que deslizam em planos que interceptam a aresta da trinca, o que aponta para a necessidade de elaboração de modelos tridimensionais para o cálculo de Kt. Conclui-se que as discordâncias da zona plástica, no caso do silício, não causam "blunting", tendo em vista que estão impedidas de emergir à ponta da trinca, sendo, portanto, o "shielding" o único efeito a ser quantificado neste caso.

O problema da propagação de trincas está ligado à característica de tenacidade do material. Esta tenacidade é avaliada pelo fator de intensidade de tensões crítico Kc, que descreve, para um determinado modo de abertura (I, II ou III), o campo de tensões em torno de uma trinca. Observa-se experimentalmente que, quando solicitados, os materiais geralmente apresentaram uma zona plástica na ponta da trinca, acarretando uma diminuição do fator de intensidade de tensões. Nela, forma-se uma concentração de discordâncias que pode ocasionar dois efeitos: • Diminuição da acuidade da trinca ("blunting"). • Interação dos campos de tensões trinca-discordâncias, alterando o fator de intensidade de tensões efetivo, Kef. Kef é expresso pela soma do fator de intensidade de tensões devido ao carregamento externo, K0, e do fator de intensidade de tensões devido à presença das discordâncias, Kd. Quando Kd é negativo, o fator Kef diminui e há proteção da trinca ("shielding"). Quando Kd é positivo, Kef aumenta e a trinca é mais suscetível a propagar-se, diz-se haver antiproteção ("anti-shielding"). Para quantificar o valor de Kt, é necessária uma análise da zona plástica no que concerne ao seu tamanho, forma, número de discordâncias, planos de deslizamento e vetores de Burgers. Neste trabalho, a caracterização de zonas plásticas é feita através da observação "in situ" (síncrotron), da emissão e crescimento das mesmas, utilizando-se topografia em raios-X. O material utilizado para tanto foi o silício monocristalino. Constata-se, pelas observações topográficas realizadas neste trabalho, que as zonas plásticas são formadas por anéis de discordâncias que deslizam em planos que interceptam a aresta da trinca, o que aponta para a necessidade de elaboração de modelos tridimensionais para o cálculo de Kt. Conclui-se que as discordâncias da zona plástica, no caso do silício, não causam "blunting", tendo em vista que estão impedidas de emergir à ponta da trinca, sendo, portanto, o "shielding" o único efeito a ser quantificado neste caso.

Keywords

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