Estudo da Densidade Electrónica numa Fase A15-Cr3Si e numa Fase Laves -TiCo2

Abstract

O presente trabalho insere-se no estudo das ligas metálicas com interesse especial pela sua elevada dureza, como as fases intermédias designadas por fases –ó, e ainda as ligas binárias designadas por fases Laves, de composição genérica AB2 (em que A é um metal de transição do grupo do Cr ou de um dos grupos à esquerda deste, e B é um metal de transição de um dos grupos à direita do do Cr). Com o estudo detalhado da densidade electrónica na liga Cr3 Si, com estrutura do tipo A15, procura dar-se uma contribuição para a compreensão do que se passa nas fases-ó, muito mais complexas mas com semelhanças estruturais. Nesta liga as posições atómicas são fixas por simetria, sendo anormalmente curtas as distâncias entre os átomos de crómio. A fase Laves TiCo2’ com estrutura do tipo MgCu2’ tem igualmente todas as posições aómicas fixas por simetria; e também nesta liga as distâncias interatómicas entre átomos de cobalto são mais curtas do que no metal puro. Para explorar com detalhe o que se passa do ponto de vista electrónico ao longo destas ligações anormalmente curtas, é necessário conhecer a função da densidade electrónica Q(r), o que pode fazer-se ou pela via dita teórica ou pela via experimentalista utilizada neste trabalho. Faz-se pois a descrição resumida dos diferentes métodos e aproximações usados vulgarmente na via teórica, bem como uma revisão dos pontos fundamentais da teoria da difracção dos raios-X pelos cristais. Resumem-se ainda os métodos actuais de determinação da asfericidade da distribuição de densidade electrónica, fazendo a sua aplicação ás ligas metálicas estudadas sempre que os resultados obtidos surgiram a existência de efeitos de asfericidade ao longo das direcções interatómicas. Dá-se especial relevo ao método que se baseia na hipótese das ligações covalentes, fazendo da sua aplicação ao caso da liga TiCo2. Focam-se os aspectos considerados mais relevantes das técnicas usadas para a aquisição de dados, com especial relevo para a utilização da técnica de baixas temperaturas em difracção de raios-x por cristais simples. Dedica-se o último capítulo à interpretação dos resultados: no caso do Cr3Si parece não haver qualquer efeito de asfericidade que se traduza por uma maior densidade electrónica segundo as ligações Cr-Cr. No caso do TiCo2, detectou-se uma certa asfericidade da distribuição da densidade electrónica; o refinamento dos parâmetros de ocupação das diferentes orbitais 3d trouxe como resultado valores que, embora muito próximos dos correspondentes à distribuição esférica, aprefeiçoaram a semelhança do modelo postulado com a distribuição real da densidade electrónica; a característica mais notória neste caso é a acumulação de densidade electrónica residual no centro dos tetraedros formados pelas ligações curtas Co-Co.