Defectos y imperfección cristalinas

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DEFECTOS E IMPERFECCIONES CRISTALINAS

Realmente no existen cristales perfectos sino que contienen varios tipos de imperfecciones y defectos, que afectan a muchas de sus propiedades físicas y mecánicas y también influyen en algunas propiedades de los materiales a nivel de aplicación ingenieril tal como la capacidad de formar aleaciones en frío, la conductividad eléctrica y la corrosión.

Lasimperfecciones se clasifican según su geometría y forma así:

· Defectos puntuales o de dimensión cero

· Defectos lineales o de una dimensión llamados también dislocaciones

· Defectos de dos dimensiones

También deben incluirse los defectos macroscópicos tales como fisuras, poros y las inclusiones extrañas.

DEFECTOS PUNTUALES

VACANTE

Constituye el defecto puntual más simple.Es un hueco creado por la perdida de un átomo

que se encontraba en esa posición.

Son las imperfecciones más comunes en los cristales. Se dan hasta una por cada 10000

átomos.

Las vacantes de no equilibrio tienen tendencia a agruparse formando clusters, que forman

divacantes o trivacantes.

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

temperaturas .

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DEFECTOS INSTERSTICIALES

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 grandesdistorsiones en los alrededores puesto que normalmente el átomo es sustancialmente más grande que la posición intersticial en la que se sitúa.

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IMPUREZAS EN SÓLIDOS

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Este defecto se introduce cuando un átomo es reemplazado por un átomo diferente. El átomo sustituyente puede ser más grande que el átomo original y en ese caso los átomos alrededor están a compresión ópuede ser más pequeño que el átomo original y en este caso los átomos circundantes estarán a tensión.

- Solvente: Es el elemento dentro de la solución sólida, que se encuentra en mayor concentración.

Una solución sólida se forma cuando átomos de soluto se adicionan al material y la estructura cristalina original se mantiene.

Los defectos puntuales de impurezas dentro de las solucionessólidas pueden generarse por dos mecanismos:

- Sustitución: Aquí el soluto o las impurezas reemplazan a átomos originales. Esto se da cuando los átomos que constituyen el soluto y el solvente cumplen los siguientes requerimientos (Reglas de Hume-Rothery)

- Intersticial: Aquí los átomos de las impurezas llenan los vacíos o intersticios dentro del material original. En la mayoría de losmateriales metálicos el empaquetamiento atómico es alto y los intersticios son pequeños.

Consecuentemente los diámetros de los átomos que constituyen las impurezas intersticiales deben ser sustancialmente más pequeñas que los del material original, razón por la cual este defecto es mucho menos común.

DEFECTO FRENKEL

Es una imperfección combinada Vacancia – Defecto intersticial. Ocurrecuando un ion salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial dejando entonces una vacancia

DEFECTO SCHOTTKY

Es un par de vacancias en un material con enlaces iónicos. Para mantener la neutralidad, deben perderse de la red tanto un catión como un anión.

Otro defecto puntual importante ocurre cuando un ion de una carga reemplaza otro ion de diferente carga. Por ejemplo union de valencia +2 reemplaza a un ion de valencia +1. En este caso una carga extra positiva se introduce dentro de la estructura. Para mantener un balance de carga, se debe crear una vacante de una carga positiva

DEFECTOS DE LINEA (DISLOCACIONES)

Son defectos que dan lugar a una distorsión de la red centrada en torno a una línea. Se crean durante la solidificación de los sólidos...
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