defectos cristalinos

Defectos cristalinos
Las estructuras cristalinas han sido descriptas como una
formación ordenada y repetitiva de átomos en el espacio
tridimensional.
¿La estructura cristalina es perfecta?
Se ha demostrado que no lo es y que el grado de imperfecciones
determina en gran medida las propiedades de metales y
aleaciones reales.
El concepto de red perfecta es útil para explicar aquellaspropiedades insensibles a la estructura.
Cuando se consideran aquellas propiedades sensibles a la
estructura se hace necesario comprender cierto tipo de defectos
cristalinos.

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Propiedades sensibles e insensibles a la estructura
Propiedades
Mecánicas

Insensibles
Densidad
Módulos elásticos

Sensibles
Resistencia a la rotura
Límite elásticoResistencia a la termofluencia

Térmicas

Expansión Térmica
Punto de fusión
Conductividad Térmica
Calor Específico
Emisividad

Eléctricas

Potencial Electroquímico
Propiedades
Termoeléctricas

Conductividad eléctrica
Propiedad de semiconductores

Propiedades para y
Diamagnéticas

Propiedades ferromagnéticas

Magnéticas
Ópticas
Nucleares

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Reflectividad
Absorciónde la radiación

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Conductividad eléctrica
En los metales ésta es debida a los electrones libres (electrones de
valencia) que pueden migrar a través del cristal.
Simplificando (sin considerar la teoría cuántica) se puede suponer la
nube de electrones con un movimiento al azar de alta velocidad.

Cuando se aplica un campo eléctrico los electrones orientan suvelocidad de traslación en dirección opuesta al campo eléctrico esto da
origen a la corriente eléctrica.
La magnitud de la corriente para un dado campo eléctrico depende del
número de choques entre los electrones de conducción y los átomos.

La teoría cuántica predice que el número de choques será mayor
cuanto mas alejado de sus posiciones reticulares se encuentren los
átomos.

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Cuando la temperatura  la amplitud de vibración de los átomos 


La resistividad eléctrica 

La teoría cuántica predice que a bajas temperaturas

1 T5 (1)

La teoría cuántica predice que a altas temperaturas

1 T (2)

En la práctica existe otra componente de la resistividad que es
independiente de la temperatura

  1  2
: Es laresistividad total

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Clasificación de los defectos cristalinos

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Defectos de puntos
Son debidos a la ausencia de un átomo en la matriz o la presencia de
átomos de impureza.
Solutos intersticiales: C, H, O, N. Solutos sustitucionales: Cu, Mn, Si, Mg,
Fe.

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El número delugares vacantes aumentan exponencialmente con la
temperatura:

nv  n0 . exp . 

Qf

R.T

Por ejemplo en el Cu:

A 300 ºK

nv  n0 .4,45.1015

A 1350 ºK

nv  n0 .6,10.104

Mecanismos de formación

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Defectos cristalinos
Dislocaciones
Existe una diferencia importante entre el límite de fluencia teórico
y el experimental.
Si seconsidera un cristal simple de Mg cuyo plano basal está
formando 45º con la dirección del esfuerzo de tracción, su curva
tensión-deformación será:

Este valor de 100 lb/pulg2 a
la que comienza el flujo
plástico
es
sumamente
pequeño
cuando
se
lo
compara con la resistencia al
corte de un cristal perfecto.
El cálculo de la resistencia
teórica de un cristal perfecto,
en términos defuerzas
cohesivas entre átomos es:

1
S  2,5.10 6lb/pulg 2
s 2
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La deformación máxima se
alcanza en el punto caballete,
donde
la
energía
para
el
deslizamiento es máxima, su
valor será:

Esto demuestra que la relación entre el esfuerzo teórico para comenzar
el corte del cristal y el observado en un cristal real es:

1000000
 10000...