METALOGRAFIA E MICROESTRUTURAS

Apresentação em tema: "METALOGRAFIA E MICROESTRUTURAS"— Transcrição da apresentação:

1 METALOGRAFIA E MICROESTRUTURAS
BIOMATERIAIS I Alexandre Cunha

2 INTRODUÇÃO Metalografia é um dos métodos mais usados em metalurgia para a caracterização das microestruturas dos materiais; Método que permite estudar e caracterizar metais,cerâmicos e polímeros; Microscopia óptica e electrónica são as técnicas mais utilizadas para a obtenção de imagens da microestrutura dos materiais; Nos últimos 40 anos cada vez mais técnicas estão a ser adequadas para estas análises.

3 Metodologia O processo de Metalografia consiste nos seguintes passos:
Corte da amostra (serra); Montagem em resina; Lixamento (lixas de carboneto de Silício [SiC]); Polimento (pasta de diamante, pasta de alumina, óxido de Magnésio, silica coloidal); Etching (ácidos fortes: HNO3,, HCl, HF, etc); Aquisição das imagens em microscópios ópticos ou electrónicos.

4 Corte das Amostras Etapa que deve ser realizada de forma adequada;
Corte de maneira incorreta pode alterar a microestrutura do material e fornecer uma informação errada; O Dano causado a amostra durante o corte depende: Tipo de material da amostra; Tipo de equipamento de corte; Velocidade de corte; Quantidade e tipo de líquido usado para o arrefecimento. Danos gerados a nível de superfície podem ser facilmente removidos com polimento; A profundidade do dano causado no corte varia com o material e método utilizado.

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6 Montagem A amostra é montada mecanicamente ou em resina (termoplástica); A montagem facilita a manuseio da amostra durante o polimento e exame da microestrutura; Pontas das amostras são eliminadas, aumentando a segurança pessoal e diminuindo o risco de dano as lixas e panos; A espessura da resina deve ser adequada: muito fina dificulta o manuseio e muito espessa dificulta a garantia de contacto da superfície do material com as lixas e panos; Dependendo do material, o aquecimento gerado na montagem, pode alterar a microestrutura do material.

7 Montagem Mecânica Montagem em resina

8 Lixamento e Polimento Lixamento: geralmente realizado com lixas revestidas com partículas abrasivas, como por exemplo carboneto de Silício (SiC), variando o tamanho das partículas (número da lixa), conforme o acabamento desejado da superfície; Polimento: Partículas abrasivas suspensas em solução líquida (alumina,diamante, óxido de Magnésio, silica coloidal) e colocadas em contacto com panos próprios para o polimento. Etapa que consiste em tornar as superfícies espelhadas ou brilhosas; Os tamanhos das partículas variam de alguns micrometros até alguns nanometros (9-1 m; 50 nm); O acabamento das superfícies é feito através da diminuição do tamanho das partículas durante o lixamento e polimento, tornando os riscos na superfície cada vez mais finos, até o acabamento desejado; A maneira de lixar e polir depende do material a ser preparado, em geral a dureza do material é importante para a definição dos parâmetros; Materiais mais duros são difíceis de deformar, permitindo que a velocidade de rotação da lixa seja maior; Materiais macios requerem baixa velocidade de rotação da lixa, pois são facilmente deformáveis.

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10 Etching Etching é usado em metalografia para revelar a microestrutura da amostra durante a observação óptica ou electrónica; Uma amostra adequada para um etching deve apresentar uma superfície plana cuidadosamente polida, livre de riscos ou deformações; Uma superfície bem polida não exibe a sua microestrutura, pois a luz reflete de maneira igual ao longo da mesma; Geralmente a microestrutura do material é visível somente após o procedimento de etching; Os diferentes grãos e orientações da estrutura cristalina do material causam uma reflexão diferenciada da luz, permitindo a visualização da microestrutura; Os etchings podem ser divididos em três classes: Óptico, electroquímico e químico;

11 Parâmetros de Etching Tempo de exposição: Dependendo do desejado, os tempos podem variar de alguns segundos até muitas horas; Quanto maior o tempo de exposição, mais cinza e sem brilho a superfície se torna; Temperatura do ácido: A temperatura e o tempo de exposição estão ligados. Geralmente quanto maior a temperaura do ácido, menor é o tempo necessário para o etching; O contraste do etching pode ser afetado negativamente, com tempos de ataque muito pequenos; Etchings geralmente são realizados a temperartura ambiente;

12 Ácidos mais utilizados

13 Ti c.p. jateado Ti c.p. polido Ti c.p. atacado com HF 5%; 1min

14 Exame Óptico Microscopia Óptica
Ainda continua a ser uma das técnicas mais importantes para a análise da microestrutura dos materiais, além da microscopia electrónica; Principais componentes: Sistema de iluminação (fonte de luz com intensidade variável); Lentes condensadoras (lentes ajustáveis que focalizam o feixe de luz no ponto desejado); Lente objectiva (forma a imagem da microestrutura, sendo o componente mais importante do microscópio)

15 Modos de Exame Campo Claro: Iluminação vertical, é o modo mais usado para observação das estruturas. A luz passa através da objectiva e incide na amostra. Estruturas perpendiculares ao feixe refletem a luz de volta a objectiva e apareçe mais brilhosa. Estruturas oblíquas ao feixe refletem menos luz para a objectiva e apareçem mais escuras. Campo Escuro: A luz refletida de superfícies oblíquas ao feixe é coletada e a luz refletida de superfícies normais ao feixe é bloqueada. Logo, o contraste é o contrário do obtido no campo claro. Este modo pode revelar estruturas oblíquas ao feixe que não são identificadas no campo claro, sendo muito útil pra estudar estruturas de grãos.

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17 Luz Polarizada: Os raios de luz emitidos pela fonte, vibram em diferentes direcções ao longo do eixo de propagação. Ao passar por um polarizador as ondas passam a vibrar todas na mesma direcção, ou no mesmo plano em relação ao eixo de propagação; Modo muito usado para caracterizar materiais anisotrópicos (Zr, Ti, entre outros). Quando a luz atinge um material anisotrópico, reflexões em dois planos de polarização diferentes ocorrem; As direcções, intensidade de polarização e a diferença de fase, dependem da estrutura cristalina do material ; Essas diferenças entre os raios de luz são responsáveis por gerar o contraste da imagem.

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