Deformacion de superficies

3. DEFECTOS INTERFACIALES O SUPERFICIALES:

Los defectos interfaciales son límites de grano que tienen dos direcciones y normalmente separan regiones del material que tienen diferentes estructuras cristalinas y/o orientación cristalográfica. Los defectos de superficie incluyen superficies externas, límites de grano, límites de macla, defectos de apilamiento y límites de fase.

Figura 1:Micrografía de una alineación de titanio, obtenida mediante un microscopio electrónico de transmisión. Las líneas oscuras que se ven en la micrografía son dislocaciones.

3.1 Superficies externas

La superficie externa constituye uno de los límites más evidentes, se considera una imperfección puesto que representa el límite de la estructura cristalina, donde termina. Los átomos superficialesno están enlazados con el máximo de vecinos más próximos y, por lo tanto, están en un estado energético superior que los átomos de las posiciones anteriores. Los enlaces no realizados de estos átomos superficiales aumentan la energía superficial, expresada en unidades de energía por unidad de área ( J/m2 o erg/cm3 ). Los materiales tienden a minimizar el área total de la superficie para disminuiresta energía. Por ejemplo, los líquidos adquieren la forma que tenga área mínima: las gotas adoptan la forma esférica. Desde luego, esto no es posible en los sólidos, que son mecánicamente rígidos.

3.2 Límites de grano

Otro defecto interfacial, el límite de grano, es el límite que separa dos pequeños granos o cristales que tienen diferentes orientaciones cristalográficas en materialespolicristalinos. En la Figura 2 se ha esquematizado un límite de grano desde una perspectiva atómica. En la región límite, que en realidad tiene probablemente varias distancias atómicas de ancho, hay un cierto desalineamiento en la transición desde la orientación cristalina de un grano a la del vecino.

Son posibles varios grados de desalineamiento en la transición desde la orientacióncristalina de un grano a la del grano vecino.

Son posibles varios grados de desalineamiento cristalográfico entre granos vecinos (Figura 2). Cuando la diferencia de orientaciones es pequeña, el orden de unos pocos grados, se denomina límite de grano de ángulo pequeño. Estos límites se pueden describir en términos de formación de dislocaciones. Un límite de grano de ángulo pequeño se genera al alinearsedislocaciones de cuña según indica la Figura 3. Este tipo de defecto se denomina límite de inclinación; el ángulo de desorientación, θ, también se indica en la figura. Límites de grano de ángulo pequeño torsionados se generan al formarse dislocaciones helicoidales. Frecuentemente se denominan subgranos a las regiones de material separadas por límites de grano de ángulo pequeño.
A lo largo de unlímite de grano, no todos los átomos están enlazados con otros átomos y, por lo tanto, existe una energía límite de grano o interfacial similar a la energía superficial, descrita anteriormente. La magnitud de esta energía es función del grado de desorientación, siendo mayor cuanto más elevado es el ángulo del límite. Los límites de grano son, químicamente, más reactivos que los propios granos comoconsecuencia de la energía de este límite. Además, los átomos de impurezas se segregan preferentemente a lo largo de los límites de grano debido a su superior estado energético. La energía interfacial total es menor en materiales con grandes granos que con pequeños granos, ya que el área total de límite de grano es menor. A elevada temperatura los granos crecen para disminuir la energía de límitede grano total.
A pesar de esta disposición desordenada de los átomos y de la ausencia de enlace completo a lo largo de los límites de grano, un material policristalino es muy resistente; existen fuerzas cohesivas dentro y a través de los límites. Incluso la densidad de una muestra policristalina es virtualmente idéntica a la de un monocristal del mismo material.

Figura 2: Esquema de...