Imperfecciones Cristalinas
Imperfecciones en las estructuras cristalinasLos cristales descritos hasta ahora son todos ideales, o sea, no presupones imperfecciones o defectos. Los cristales reales presentan un sin nmero de imperfecciones, que son clasificados en funcin de su tamao o dimensin:
Imperfecciones Puntuales (Dimensin cero) Vacancias Impurezas sustitucionales e intersticiales
Imperfecciones Lineales (Dimensin uno) Dislocaciones
Imperfecciones Planares (Dimensin dos) Interfases y lmites de granos
Imperfecciones Volumtricas (Dimensin tres) Inclusiones y otras fases
Imperfecciones PuntualesDebido a la agitacin trmica, los tomos de un cristal siempre estn vibrando. Cuanto mayor es la energa trmica o la temperatura, mayor es la posibilidad de un tomo de salir de su posicin, dejando un vaco o vacancia en su lugar. Por otro lado, dentro de la red cristalina existen numerosos intersticios, espacios vacos entre los tomos, donde es posible alojar otros tomos. Finalmente, es prcticamente imposible tener un material infinitamente puro, siempre habrn impurezas presentes en la red cristalina.
Representacin de la imperfecciones puntuales
ImpurezasLos tomos de impurezas pueden tomar dos tipos de posiciones en la red cristalina del otro material.
Intersticios: Espacios vacos en la red Sustituyendo un tomo del material. tomos de carbono en el FeE (aceros)
Ejemplo de una impureza intersticial:
Soluciones SlidasLa presencia de tomos de impurezas sustitucionales genera una mezcla entre los tomos de impurezas y los del material, generando una solucin slida.
Reglas de Hume-RotheryPara que haya total solubilidad entre dos elementos, es preciso que se satisfagan las siguientes condiciones: Que el tamao de los radios atmicos no difieran en mas del 15%. Que tengan la misma estructura cristalina. Que tengan valores de las electronegatividades similares. Que tengan la misma valencia
DislocacionesSon imperfecciones lineales. Existe una lnea separando a una regin perfecta de una regin deformada del material Son responsables del comportamiento mecnico de los materiales cuando son sometidos a cizallamiento. Son responsables del hecho, de que los materiales son menos resistentes de los que debieran (clculos tericos). Existen dos tipos fundamentales de dislocaciones:
Dislocaciones de Borde Dislocaciones de tornillo
Dislocacin de Borde
Circuito y Vector de Burgers
Dislocacin de tornillo
Dislocacin mixta
Dislocaciones y Deformacin mecnica
Dislocaciones y Deformacin mecnica (cont)Una tensin cizallante critica es el valor mximo de la tensin, por encima del cual el cristal comienza a cizallar. Los valores tericos son mucho mayores que los valores obtenidos experimentalmente. Esta discrepancia fue entendida cuando se descubrieron las dislocaciones. Las dislocaciones disminuyen la tensin necesaria para el cizallamiento, al introducir un proceso secuencial, y no simultaneo, para el rompimiento de los enlaces atmicos en los planos de deslizamiento.
Dislocaciones y Deformacin mecnica (cont.)
Dislocaciones y Deformacin mecnica (cont.)
Fronteras de granos e interfacesUn material policristalino est formado por muchos monocristales con orientaciones diferentes. Las fronteras entre los monocristales es una pared, que corresponde a una imperfeccin bi-dimensional
MaclaFrontera de alta simetra en donde un grano es espejo de otros
