Comportamento dos Materiais Amorfos

Como fica o comportamento mecânico dos materiais amorfos? Os metais são facilmente formadores de estruturas amorfas?

Os materiais não-cristalinos, também conhecidos como amorfos, são estruturas que carecem de um arranjo atômico regular e sistemático ao longo de distâncias atômicas relativamente grandes. Materiais amorfos também são chamados de líquidos super-resfriados pois são estruturas que se assemelham àquelas de um líquido. A formação de um sólido amorfo depende da facilidade na qual uma estrutura atômica aleatória no estado líquido pode se transformar em um estado ordenado durante a solidificação. Os amorfos, são caracterizados então, por estruturas atômicas ou moleculares relativamente complexas e que se tornam ordenadas apenas com algum grau de dificuldade.

Os materiais amorfos são preparados ao se resfriar materiais derretidos. Resfriamento este que reduz a mobilidade das moléculas, os metais são os materiais que mais apresentam dificuldades em serem preparados como rígidos amorfos, a não ser que o material em questão tenha alta resistência a fusão (caso dos cerâmicos) ou ter uma baixa energia de cristalização (caso dos polímeros). O processo de criação de um material não-cristalino precisa ser rápido se comparado com materiais “normais”. Por possuírem um arranjo atômico de maneira aleatória os amorfos apresentam fácil magnetização, facilitando a orientação dos domínios magnéticos. A densidade desses sólidos é inferior aos de estrutura cristalina.

Figura 1: Exemplificação da estrutura da sílica cristalina e da sílica amorfa

Nos materiais cristalinos o principal mecanismo de deformação plástica geralmente consiste no escorregamento de planos atômicos através da movimentação das discordâncias. Já nos materiais amorfos consiste no escoamento viscoso. O comportamento mecânico dos materiais amorfos tem caráter viscoso devido ao seu tipo de movimentação por escoamento.

Ligas metálicas amorfas não são cristalinas, materiais formados pelo resfriamento rápido de sua fase líquida são chamados de vidros, assim, metais sem estruturas cristalinas são chamados “vidros metálicos”. O rápido resfriamento, de temperaturas elevadas por segundo impede a formação de uma estrutura cristalina no metal. Ligas de Boro, Fósforo e Silício, e outros “formadores de vidros” com ferro, cobalto e níquel, são magnéticas com baixa coercitividade e resistência elétrica elevada. Os vidros metálicos possuem baixas perdas devidos a correntes parasitas quando sujeitos à campos magnéticos alternantes, assim sendo usados em alguns núcleos de transformadores.

Ligas amorfas têm variedade de uso potencial, tendem a ser mais resistentes que ligas metálicas de arranjo cristalino de mesma composição química, podendo também suportar deformação elástica do que ligas cristalinas. A estrutura amorfa tem força justamente por não apresentar defeito na microestrutura que limitam a força do material, um exemplo desta força é o material conhecido por Vitreloy que tem força tênsil quase duas vezes maior que o titânio.

Figura 2: Comportamento Vitreloy-105 sob desgaste mútuo