Imperfecciones Cristalinas

Tema 3
Defectos en las Estructuras Cristalinas
La estructura cristalina es un concepto teórico que permite comprender cómo están
formados los materiales. A partir del concepto de estructura cristalina es posible
explicar muchas de las propiedades que exhiben los materiales, sean éstos cristalinos o
amorfos. El plantear que un material clasificado como cristalino posee estructura
cristalinaes una idealización que no siempre se cumple en los materiales reales. La
forma como están colocados los átomos en un material real normalmente difiere de la
posición ideal que se espera a partir de la estructura cristalina. Esas diferencias
pueden explicarse planteando que el modelo de arreglo atómico puede poseer
defectos. Para propósitos de estudio, los defectos se clasifican de lasiguiente manera:
Defectos puntuales.
Se dan a nivel de las posiciones de los átomos individuales. Los principales defectos
puntuales son los siguientes:
a. Vacancias. Son puntos de red vacíos en la estructura del material. Estos
lugares deberían idealmente estar ocupados por átomos, sin embargo se
encuentran vacíos.
b. Átomos sustitucionales.
En teoría un material puro está formadoexclusivamente por el mismo tipo de átomos. Los materiales reales no son
100% puros sino que poseen impurezas, las cuales se definen como átomos
diferentes a los átomos del material original. Cuando uno de esos átomos
diferentes sustituye a un átomo original ocupando su punto de red, recibe el
nombre de átomo sustitucional.
c. Átomos intersticiales. Son átomos que ocupan lugares que no están
definidos enla estructura cristalina. En otras palabras, son átomos cuya
posición no está definida por un punto de red. Normalmente estos átomos se
colocan en los intersticios que se forman entre los átomos originales, por lo
que se les llama átomos intersticiales.
Átomo intersticial

Estructura perfecta

Vacancia

Atomo
sustitucional
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Defectos lineales.
Se dan a nivel de varios átomosconfinados generalmente a un plano. Los defectos
lineales más importantes en los materiales son las dislocaciones. Las dislocaciones se
generan durante la solidificación o la deformación plástica de los materiales cristalinos,
y consisten en planos “extra” de átomos insertados en la estructura cristalina.

Estructura perfecta

Estructura con dislocación

Las dislocaciones están formadas porlos átomos originales del material (no por
impurezas). Debido a que el plano de átomos está insertado en la estructura en lugares
no definidos por la misma, las dislocaciones causan la deformación del material cercano
a ellas. Los átomos en la estructura perfecta se encuentran a una distancia fija de
equilibrio entre sí. La presencia de las dislocaciones (y también de los defectos
puntuales)altera esta distancia de equilibrio tal como se ilustra a continuación:
En esta zona los átomos adyacentes se
encuentran apretados entre sí. Se dice que
están en compresión

En esta zona los átomos adyacentes están
más alejados de lo normal. Se dice que
están en tensión
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Las dislocaciones tienen dos características importantes:
•
•

Tienen la capacidad de moverse o desplazarse enel interior del material.
Cuando una dislocación se desplaza, se divide aumentando el número de
dislocaciones presentes en el material.

Cuando se aplica una fuerza sobre la dislocación, ésta se desplaza sobre un plano
específico y en determinadas direcciones. Al plano se le llama plano de deslizamiento y
a la dirección se le llama dirección de deslizamiento. A la combinación de un plano dedeslizamiento con una dirección de deslizamiento se le llama sistema de deslizamiento.
La fuerza aplicada directamente sobre la dislocación es una componente de alguna
fuerza externa aplicada sobre el material.

Dirección de deslizamiento

Plano de
deslizamiento

Las dislocaciones se desplazan cuando se aplican fuerzas sobre ellas. La fuerza
aplicada y el desplazamiento resultante de...