Dislocaciones

1. Significado de las dislocaciones:

Las dislocaciones son muy significativas en los metales y aleaciones ya que proporcionan son mecanismos de deformación plástica, que es un efecto acumulativo de desliz de muchas dislocaciones. La deformación plástica se refiere a la deformación irreversible o al cambio de forma que ocurre cuando una fuerza o estrés cauda este movimiento. Esto es cuando se aplica una fuerza causa un movimiento de dislocación y que por consiguiente causa una deformación permanente. Sin embargo, hay otros mecanismos que causan una deformación permanente.

La deformación plástica se distingue de la deformación elástica, que es un cambio temporal en la forma la cual ocurre cuando se aplica una fuerza o un estrés en un material. En la deformación elástica, el cambio de la forma es el resultado del estiramiento de los enlaces interatómicos y no los movimientos de dislocación que ocurren. Los deslizamientos pueden ocurrir en algunos cerámicos y polímeros, sin embargo, otros factores (porosidad en cerámicos, enredo de cadenas en los polímeros, etc.) dominan a temperatura ambiente el comportamiento mecánico de los polímeros y cerámicos. Los materiales amorfos como los vidrios de silicato no tienen una disposición periódica de iones y por lo tanto no tienen dislocaciones. El proceso de deslizamiento, sin embargo, es particularmente importante en el entendimiento del mecanismo en que se comportan los metales. Primero, el deslizamiento se explica porque la fuerza de los metales es inferior al valor previsto por los enlaces metálicos. Si el deslizamiento ocurre, solo una pequeña fracción de los enlaces metálicos cruzan la interface que se necesita para romperse en cualquier momento, y la fuerza que se necesita para deformar un metal es pequeña. Se puede mostrar que la fuerza de los metales es 103 o 104 veces inferior a la fuerza que se espera de los enlaces metálicos.

Segundo, los deslizamientos proporcionan ductilidad a los metales. Cuando las dislocaciones no están presentes, una barra de hierro podría ser frágil y el metal no podría ser usado en la metalurgia.

Tercero, se pueden controlar las propiedades mecánicas de un metal o una aleación interfiriendo en los movimientos de las dislocaciones. Un obstáculo introducido dentro del cristal previene una dislocación a menos de que se apliquen grandes fuerzas. Así, la presencia de dislocaciones ayuda a fortalecer los materiales metálicos.

Enormes números de dislocaciones se han encontrado en materiales. La densidad de las dislocaciones, o la longitud total de las dislocaciones por unidad de volumen, es usualmente usada para representar la cantidad de dislocaciones presentes. La densidad de dislocaciones de 106 cm/cm3 es típica en metales suaves, mientras que densidades superiores a 1012 cm/cm3 y pueden alcanzar la deformación del material.

Las dislocaciones también influyen en las propiedades electrónicas y ópticas de los materiales. Por ejemplo, la resistencia de un tonel puro se incrementa cuando se incrementa la densidad de las dislocaciones. Se mencionó antes que la resistencia del tonel puro depende también de la fuerza en pequeños niveles de impurezas. Similarmente, se prefiere usar cristales de silicona que tienen dislocaciones libres desde que siguen la carga y que conlleva a que los electrones se muevan más libremente a través del sólido. Normalmente, la presencia de dislocaciones tiene un efecto perjudicial en el rendimiento de foto detectores, diodos emisores de luz, láser, y celdas solares. Estos dispositivos a menudo están compuestos de materiales semiconductores como es el arseniuro de galio y arseniuro de aluminio, y las dislocaciones de estos materiales pueden generar concentraciones desiguales en la fundición porque los cristales se cultivan o hay tensiones inducidas por los gradientes de temperatura a la que los cristales están expuestos durante el enfriamiento desde crecimiento de la temperatura.

2. Importancia de los defectos:

Los defectos de punto y extendidos juegan un mayor papel en las propiedades como influencia mecánica, eléctrica, óptica y magnéticas de la ingeniería de materiales. En esta sección se recapitula la importancia de los defectos en las propiedades de los metales. Se enfatiza que los efectos de las dislocaciones son más importantes en los materiales metálicos.

2.1. Efecto en las propiedades mecánicas por el control del proceso de deslizamiento

Muchas imperfecciones en los cristales incrementa la energía interna en la ubicación de la imperfección. La energía local se incrementa, cerca de la imperfección, los átomos se aprietan estando demasiado juntos (compresión) o son forzados a estar demasiado separados (tensión). Una dislocación de otra manera en un cristal metálico perfecto puede moverse a través del cristal si el esfuerzo cortante es igual al esfuerzo de corto del cristal resuelto. Si dentro de la dislocación se encuentra una región donde los átomos son desplazados de su posición usual,

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