Ciencias de los materiales lectura

SIGNIFICADO DE DISLOCACIONES
Las dislocaciones son más significativas en metales y aleaciones ya que proporcionan un mecanismo para la deformación plástica, que es el efecto acumulativo de deslizamiento de numerosos dislocaciones. La deformación plástica se refiere a la deformación irreversible o cambio en la forma que ocurre cuando se elimina la fuerza o el estrés que causó. Esto es porque latensión aplicada hace que la dislocación de movimiento que a su vez provoca la deformación permanente. Hay, sin embargo, otros mecanismos que causan la deformación permanente.
La deformación plástica debe ser distinguida de la deformación elástica, que es un cambio temporal de la forma que ocurre mientras una fuerza o restos de tensión son aplicados a un material. En la deformación elástica, elcambio de forma es un resultado de estiramiento de enlaces interatómicos, y ningún movimiento de dislocación ocurre. El resbalón puede ocurrir en algunos cerámicos y polímeros; sin embargo, otros factores (p.ej., la porosidad en la cerámica, el enredo de cadenas en polímeros, etc.) dominan la temperatura ambiente cerca del comportamiento mecánico de los polímeros y cerámicas. Los materiales amorfos,tales como vidrios de silicato no tienen un arreglo periódico de los iones y por lo tanto no contienen dislocaciones. El proceso de deslizamiento, por lo tanto, es particularmente importante en la comprensión del comportamiento mecánico de los metales. En primer lugar, el deslizamiento explica por qué la fuerza de metales es mucho menor que el valor predicho a partir de la unión metálica. Si seproduce deslizamiento, se necesita sólo una pequeña fracción de todos los enlaces metálicos a través de la interfaz para romperse en cualquier momento, y la fuerza necesaria para deformar el metal es pequeña. Se puede demostrar que la fuerza real de los metales es 103 a 104 veces menor que la esperada de la fuerza de los enlaces metálicos.
En segundo lugar, el deslizamiento proporciona la ductilidaden metales. Si ningunas dislocaciones estuvieran presentes, una barra de hierro sería frágil y el metal no podía ser formado por procesos de trabajo en metales, como la forja, en formas útiles.
En tercer lugar, controlamos las propiedades mecánicas de un metal o la aleación interfiriendo con el movimiento de dislocaciones. Un obstáculo introducido en el cristal impide a una dislocación resbalar ano ser que nosotros apliquemos fuerzas más altas. Así, la presencia de dislocaciones ayuda a reforzar materiales metálicos.
Numerosas dislocaciones se encuentran en los materiales. La densidad de dislocaciones, o la longitud total de las dislocaciones por unidad de volumen, se utiliza por lo general para representar la cantidad de dislocaciones presentes. Densidades dislocación de 106 cm / cm3son típicos de los metales más blandos, mientras que las densidades de hasta 1,012 cm / cm3 pueden ser alcanzados por la deformación del material.
Las dislocaciones también influyen en las propiedades electrónicas y ópticas de los materiales. Por ejemplo, la resistencia del cobre puro aumenta al aumentar la densidad de dislocaciones. Hemos mencionado anteriormente que la resistividad del cobre purotambién depende en gran medida de los pequeños niveles de impurezas. Del mismo modo, se prefiere usar cristales de silicio que poseen dislocación libre ya que esto permite que los portadores de carga como los electrones se muevan más libremente a través del sólido. Normalmente, la presencia de dislocaciones tiene un efecto perjudicial sobre el rendimiento de foto-detectores, diodos emisores deluz, láseres, y las células solares. Estos dispositivos se hacen a menudo de semiconductores compuestos tales como arseniuro de galio-arseniuro de aluminio (GaAs - ALAS), y dislocaciones en estos materiales pueden originarse de las desigualdades de concentración en la masa fundida de la que se cultivan los cristales o las tensiones inducidas por los gradientes térmicos al que los cristales están...