Imperfecciones cristalinas

s cristalina4.7 Imperfecciones cristalinas. De superficie y de volumen. Influencia de dislocaciones en propiedades.
Autor: Julián Andrés Chiquillo Collante.
INTRODUCCIÓN
El arreglo de los átomos o de los iones en los materiales diseñados tienen imperfecciones o defectos. Con frecuencia, estos defectos tienen un defecto profundo sobre las propiedades de los materiales. En esta parte hablaremosde los defectos superficiales, de volumen e influencia de las dislocaciones en las propiedades mecánicas de los materiales.
IMPERFECCIONES SUPERFICIALES
Los defectos superficiales son los límites o los planos que separan un material en regiones, cada región tiene la misma estructura cristalina, pero distinta orientación.
Superficie del material: Las dimensiones exteriores del materialrepresentan superficies en donde termina el cristal en forma súbita. Cada átomo en la superficie ya no tiene el número adecuado de coordinación y se interrumpe en enlazamiento atómico. Esto es  un factor muy importante en la fabricación de dispositivos microelectrónicos a base de Si. la superficie exterior también puede ser muy áspera, contener muescas diminutas y ser mucho más reactiva en el interior delmaterial.
En los materiales con nanoestructura, la relación de la cantidad de átomos o iones en la superficie grande con los interiores es muy alta. En conseciencia, esos materiales tienen una superficie grande por unidad de masa.

Límites de grano La estructura de muchos materiales cerámicos y metálicos consiste en muchos granos. Un grano es una porción del material dentro de la cual elarreglo de los átomos es casi idéntico. Sin embargo, la orientación del arreglo de átomos, o estructura cristalina, es distinta en cada grano vecino. En la siguiente figura se muestra el esquema de tres granos; el arreglo de los átomos en cada grano es idéntico, pero los granos tienen distinta orientación.

Un límite de grano es la superficie que separa los granos individuales, es una zona angostadonde los átomos no tienen las distancias correctas. Es decir los átomos están tan próximos entre sí en algunos lugares del límite de grano que producen una zona de compresión; y en otras áreas están tan alejados, que producen una zona de tensión. Las siguiente figura es una micrografía de una muestra de acero inoxidable.

La microscópia óptica es una técnica que se usa para revelar laspropiedades microestructurales, como límites de grano, donde se requiere un aumento aproximado menor que 2000. El proceso de preparar una muestra de metal y observar su microestructura se llama metalografía. Después del corte, lijado y pulido a brillo de espejo, la superficie se expone al ataque químico, y los límites de grano se atacan en forma más intensa que el resto del grano. La luz del microscopioóptico se refleja o se dispersa en la superficie de la muestra, dependiendo de la forma en que esté atacada la superficie. Cuando es mucha luz que se dispersa en entidades donde e ataque es más profundo, como los límites de grano, esas entidades aparecen negras.
Una forma de especificar el tamaño de grano es con el número de tamaño de grano ASTM (American Society for Testing and Materials). Lacantidad de granos por pulgada se determina con una fotografía del metal, tomada con 100x de aumento. La cantidad N de granos por pulgada cuadrada se sustituye en la ecuación  N=2 ^(n-1) y se calcula el número n de tamaño de grano ASTM.

Límites de grano de angulo pequeño: Un límite de grano de angulo pequeño es un conjunto de dislocaciones que produce una pequeña desorientación entre cristalesvecinos. Como la superficie de la energía es menor que la del un límite de grano normal, los límites de grano con ángulo pequeño no son tan eficientes para bloquear los deslizamientos. Los límites de grano con tamaño pequeño que se forman por dislocaciones de borde se llaman límites inclinados los que se forman por dislocaciones de tornillo (véase defectos lineales) se llaman límites de giro....