Defectos Estructurales de los Materiales22 de Noviembre de 2011

DEFECTOS EN LOS CRISTALES

Introduccin En todos los materiales el arreglo atmico contiene imperfecciones. Hay diversos tipos de defectos estructurales, los ms importantes son:Puntuales Lineales Superficiales Volumtricos

Defectos CristalinosClasificacin de los defectos cristalinos:

Defectos puntuales (asociados con una o dos posiciones atmicas): Vacancias tomos intersticiales. Defecto Frenkel Defecto Schottky Impurezas Deslizamiento Dislocaciones De Borde De Tornillo

Defectos lineales (defectos unidimensionales):

Defectos superficiales (lmites entre dos regiones con diferentes estructuras cristalinas o diferentes orientaciones cristalogrficas): Contornos de grano Interfaces Superficies libres Lmites de maclado Defectos de apilado. Poros Grietas Inclusiones.

Defectos volumtricos (defectos tridimensionales):

Defectos Lineales: Vacancias y AutointersticialesVacancia: Ausencia de un tomo en un punto del reticulado cristalino. Pueden ser formadas durante la solidificacin o como resultado de vibraciones atmicas. Existe una concentracin de equilibrio de vacancias.

Donde: N nmero total de posiciones atmicas NL nmero de vacancias QL energia de ativacin k constante de Boltzmann T temperatura absoluta

tomos Intersticialestomo Intersticial: Es un tomo que ocupa un intersticio de la

estructura cristalina. Los tomos intersticiales causan una gran distorsin del reticulado cristalino a su alrededor.

Representacin de una vacancia y de un autointersticial

ImpurezasImpurezas Es imposible que exista un metal que contenga un solo tipo de tomo (metal puro). Las tcnicas de refinado actualmente disponibles permiten obtener metales con un grado de pureza en lo mximo de 99.9999%

as

Representacin de tomos de impurezas sustitucionales e intersticiales

Defectos Lineales: Dislocaciones y DeslizamientosDislocaciones: Es una interrupcin de la periodicidad de una red que descompone al cristal. Se puede crear durante la deformacin de los cristales cuando estn sujetas a fuerzas que cambian su forma permanentemente (se le conoce tambin como deformacin plstica) Hay de dos tipos: borde y tornillo.

Dislocaciones de Borde La formacin de una dislocacin de borde consiste en la

introduccin o eliminacin de una hilera (plano) de tomos adicional en la red del cristal. Estos tomos adicionales se ubican sobre un plano especfico en el cristal que se conoce como el plano de deslizamiento. Las dislocaciones de borde se indican con el smbolo . El desplazamiento que produce una dislocacin se puede representar con su vector de Burger.

Arreglo atmico en dislocacin de borde.

una

Dislocaciones de Tornillo Difiere del tipo de borde porque el desplazamiento de los

tomos es paralelo a la lnea de la dislocacin y no perpendicular a ella. Los disturbios peridicos se concentran a lo largo de la lnea gruesa obscura y la red se desplaza un vector Burger. Si se traza el circuito Burger para una dislocacin de tornillo, ste describe una trayectoria helicoidal. Sus caractersticas principales son:La lnea de dislocacin se encuentra en el plano de deslizamiento, pero es paralela al plano. La lnea de dislocacin se mueve en el plano de deslizamiento en direccin normal a la direccin del deslizamiento.

Dislocacin de tornillo

Una dislocacin no puede terminar en el interior de un cristal. La lnea de dislocacin delimita las regiones cizallada y no cizallada.

Lnea de dislocacin, plano de deslizamiento

La magnitud y direccin de la distorsin del reticulado asociada a una dislocacin puede ser expresada en trminos del vector de Burgers, b. El vector de Burgers puede ser determinado por medio del circuito de Burgers.

Lnea de dislocacin, plano de deslizamiento y vector de Burgers.

Circuito de Burgers

Deformacin Plstica El mecanismo de deformacin plstica es diferente para materiales

cristalinos que para materiales amorfos; en los materiales cristalinos el principal mecanismo de deformacin plstica consiste en el deslizamiento de planos atmicos a travs del movimiento de dislocaciones, y en los materiales amorfos consiste en flujo viscoso.

Deformacin plstica producida por el movimiento de una dislocacin en cua

Formacin de una grada en la superficie de un metal por el movimiento de (a) una dislocacin en cua y (b) una dislocacin en hlice.

Analoga entre el movimiento de un gusano y de una dislocacin

Deformacin Plstica en Monocristales y PolicristalesDeslizamiento macroscpico en un monocristal. Deslizamiento en un monocristal de zinc.

Alteracin de la microestrutura de un metal policristalino como consecuencia de una deformacin plstica.

Defectos Superficiales Interfaz: Lmite entre dos fases diferentes. Lmites de grano: Lmite entre dos cristales slidos

de la misma fase. Superficie externa: Superficie entre el cristal y el medio que lo rodea Lmites de maclado: Tipo especial de lmite de grano que separa dos regiones con una simetra tipo espejo . Fallas de apilado: Ocurre en los materiales cuando hay una interrupcin en la secuencia de apilado, por ejemplo en la secuencia ABCABCABC.... de los planos compactos de los cristales FCC.

Cuando el desalineamiento entre los granos vecinos es grande (dv>15), el lmite formado es llamado lmite de grano de ngulo grande. Si el desalineamiento es pequeo (en general, dv