Imperfecciones Cristalinas

IMPERFECCIONES CRISTALINAS

En el arreglo de los átomos o iones de los materiales diseñados existen imperfecciones o defectos. Con frecuencia, estos defectos tienen un impacto directo sobre las propiedades de los materiales. En esta parte hablaremos de los defectos superficiales, de volumen e influencia de las dislocaciones en las propiedades mecánicas de los materiales.

Como se mencionó antes, estas imperfecciones pueden darse en 3 tipos:

1) Puntuales.

2) Lineales y superficiales.

3) De volumen.

Imperfecciones puntuales:

Un defecto puntual implica en general a uno o un par de átomos o iones y, en consecuencia es distinto de los defectos extendidos, como dislocaciones, límites de grano, etc. Un “punto” importante acerca de los defectos es que, aunque se presentan en uno o dos sitios, su presencia es en distancias muchos mayores en el material cristalino. Son de 3 tipos:

a) Átomos intersticiales: Se forman cuando se inserta un átomo o ion adicional en la estructura cristalina en una posición normalmente desocupada.

b) Vacancias: constituye el defecto puntual más simple, además es un hueco creado por la pérdida de un átomo. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales.

c) Átomos sustitucionales: en este defecto se sustituye un átomo de la estructura cristalina por otro. Se debe tomar en cuenta que el radio del átomo no debe ser diferente de un 15% ya sea en mayor o menor proporción ya que podrían ocurrir perturbaciones en el material. Un átomo de mayor radio hará que los átomos vecinos sufran una compresión, y un átomo sustituido de menor radio hará que los átomos vecinos sufran una tensión.

Lineales y superficiales:

Se dan en dirección de los planos de Miller; debido a la ausencia conjunta de átomos alineados en súplanos, la existencia de dislocaciones en los materiales metálicos justifica la plasticidad y fluencia que los caracterizan y diferencian frente a los cerámicos. Estos aun teniendo también estructura cristalina no permiten los procesos de plastificación.

Las dislocaciones son defectos de línea que se mueven al aplicar una fuerza al material haciendo que se deforme. El esfuerzo cortante resultante crítico es el esfuerzo requerido para que se mueva la dislocación. La dislocación se mueve en un sistema de deslizamiento, formado por un plano de deslizamiento y una dirección de deslizamiento. La dirección de deslizamiento, típicamente es una dirección compacta. El plano de deslizamiento normalmente también es compacto o casi compacto.

Se agrupan en:

a) Dislocaciones simples.

b) Dislocaciones helicoidales.

Dislocaciones simples: Deslizamiento de los planos cristalinos por acción de una fuerza.

Dislocaciones helicoidales o de tornillo: Se llama así debido a la superficie espiral formada por los planos atómicos alrededor de la línea de dislocación y se forman al aplicar un esfuerzo cizallante. La parte superior de la región frontal del cristal desliza una unidad atómica a la derecha respecto a la parte inferior. En este caso, el vector de Burgers es paralelo al plano que contiene la dislocación y perpendicular al plano de deslizamiento.

Imperfección de volumen

Para comenzar a hablar de este tipo de imperfección se aclararan

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