Ensayo de dislocaciones

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

FACULTAD DE LA ENERGÍA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Tema:

Dislocaciones

Estudiante:

Jose Guerrero Cuenca

Materia:

Ciencia de los Materiales

Docente:

Ing. Miguel Ángel Carballo M.Sc

Fecha:

07/12/2021

Ciclo:

3do “A”

Dislocaciones

1. Introducción

En la ciencia de los materiales, una dislocación es un defecto cristalográfico, o irregularidad, dentro de una estructura cristalina, la presencia de dislocaciones influye fuertemente en muchas de las propiedades de los materiales.

La teoría fue desarrollada originalmente por Vito Volterra en 1905; algunos tipos de dislocaciones se pueden visualizar como causadas por la terminación de un plano de átomos en el medio de un cristal (Hull & Bacon, 1984).

El concepto de dislocación fue inventado de forma independiente por Orowan, Taylor y Polanyi en 1934 como una forma de explicar dos observaciones clave sobre la deformación plástica del material cristalino:

• La tensión necesaria para deformar plásticamente un cristal es mucho menor que la tensión que se calcula al considerar una estructura cristalina libre de defectos.
• Materiales endurecidos por trabajo: cuando un material se ha deformado plásticamente, posteriormente requiere una mayor tensión para deformarse aún más.

Hasta 1947 no se verificó experimentalmente la existencia de dislocaciones. Pasaron otros diez años antes de que las técnicas de microscopía electrónica fueran lo suficientemente avanzadas como para mostrar dislocaciones que se movían a través de un material. Hay dos tipos principales: dislocaciones de bordes y dislocaciones de tornillos, las dislocaciones mixtas son intermedias entre estas (Hull & Bacon, 1984).

1. Desarrollo Dislocaciones de Borde.

Una dislocación de borde es un defecto en el que se introduce un semiplano adicional de átomos en la mitad del cristal, distorsionando los planos de átomos cercanos (Figura 1). Se puede usar un diagrama esquemático simple de tales planos atómicos para ilustrar defectos de

la red, como dislocaciones. La dislocación tiene dos propiedades, una dirección de línea, que es la dirección que corre a lo largo de la parte inferior del semiplano adicional, y el vector de Burgers, que describe la magnitud y la dirección de la distorsión en la red. En una dislocación de borde, el vector de Burgers es perpendicular a la dirección de la línea (Chemeurope, 2017).

Las tensiones causadas  por una dislocación de borde son complejas debido a su asimetría inherente. Estas tensiones se describen mediante tres ecuaciones:

−𝜇𝑏

𝜎𝑥𝑥 = 2𝜋(1 − 𝑣)[pic 4]

𝑦(3𝑥2 + 𝑦2)

(𝑥2 + 𝑦2)2

−𝜇𝑏        𝑦(𝑥2 − 𝑦2)

𝜎𝑦𝑦 = 2𝜋(1 − 𝑣) (𝑥2 + 𝑦2)2[pic 5]

−𝜇𝑏        𝑥(𝑥2𝑦2)

𝑇𝑥𝑦 = 2𝜋(1 − 𝑣) (𝑥2 + 𝑦2)2[pic 6]

Donde μ es el módulo de corte del material, b es el vector de Burgers, ν es la relación de Poisson y x y y son coordenadas. Estas ecuaciones sugieren una mancuerna de tensiones orientada verticalmente alrededor de la dislocación, con compresión experimentada por los átomos cerca del plano "extra" y tensión experimentada por aquellos átomos cerca del plano "faltante" (Honeycombe, 1999).

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