Defectos de estructuras cristalinas

TALLER DEFECTOS EN LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
PROPIEDADES DE LOS METALES: DEFORMACIÓN ELÁSTICA

1. Aleación metálica

Es la combinación de dos o más metales de un metal (metales) y un no metal (no metales). Suelen dividirse en dos clases:

• Aleaciones y metales ferrosos que contienen alto porcentaje de hierro, como el acero y el hierro fundido

• Aleaciones no ferrosasque carecen de hierro o contienen sólo cantidades relativamente pequeñas de éste.

2. Solución Sólida

Un sólido que consta de dos o más elementos que están dispersos atómicamente y forman una estructura de una sola fase.

2.1 Solución Sólida Sustitucional

Solución sólida formada por dos elementos, donde los átomos de soluto de un elemento (soluto) pueden sustituir a losátomos de disolvente de otro elemento en las posiciones de la red cristalina.

La estructura cristalina del elemento mayoritario o disolvente permanece inalterada, pero la red puede distorsionarse por la presencia de los átomos de soluto, particularmente si existe una diferencia importante entre los diámetros de los átomos de soluto y los del disolvente.

Por ejemplo en la solución sólidaCu-Ni, los átomos de cobre pueden sustituir a los átomos de níquel en la red cristalina de la solución sólida.

Solución Sólida Interstical

Solución sólida formada por átomos de soluto que pueden entrar en los intersticios o agujeros de la red atómica del disolvente.

Se pueden formar Soluciones este tipo de soluciones cuando un átomo es mucho mayor que otro. Un ejemplo importantede un solución sólida interstical es la formada por carbono en hierro γ FCC, que es estable entre 912 y 1394 °C. El radio atómico del Hierro γ es 0.129 nm, mientras que el del carbono es de 0.075 nm, por lo que existe una diferencia de radios atómicos de 42% .

Hierro

Carbono

3. Tipos de defectos que se presentan en los sólidos

Los cristales presentan varios tipos dedefectos que afectan a muchas de las propiedades físicas y mecánicas, que a su vez afectan a muchas propiedades importantes de la materia de los materiales para ingeniería, como la conformación en frío de aleaciones, la conductividad eléctrica de semiconductores, la velocidad de la migración de los átomos en aleaciones y la corrosión de los metales.

3.1 Vacante

Constituye el defectopuntual más simple. Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales. También puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado como consecuencia de la movilidad de los átomos.

Son las imperfecciones más comunes en los cristales. Se danhasta una por cada 10000 átomos.

Las vacantes pueden trasladarse cambiando su posición con sus vecinos. Este proceso es importante en la migración o difusión de los átomos en el estado sólido, sobre todo a altas temperaturas donde la movilidad de los átomos es mayor

Vacante

2. Divacante

Las vacantes de no equilibrio tienen tendencia a agruparse formando clusters, queforman divacantes o trivacantes.

3. Defectos Instersticiales

Algunas veces, un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red en una posición que normalmente no está ocupada formando un defecto llamado “ Defecto intersticial” .

Generalmente este tipo de defecto introduce relativamente grandes distorsiones en los alrededores puesto que normalmente elátomo es sustancialmente más grande que la posición intersticial en la que se sitúa. Consecuentemente la formación de este defecto no es muy probable.

Se pueden introducir en una estructura por radiación.

Interstical

Aquí los átomos de las impurezas llenan los vacíos o intersticios dentro del material original. En la mayoría de los materiales metálicos el...