Imperfecciones Cristalinas

1. ¿Cuáles son las principales imperfecciones cristalinas? Enuncie una consecuencia tecnológica de cada una.
Las principales imperfecciones cristalinas que se encuentran son las imperfecciones: puntuales, lineales, superficiales y volumétricas.

Estas se diferencian por la cantidad de átomos que se ven implicadas en cada imperfección. Mientras que las imperfecciones puntuales solo se basan enun átomo (como las vacancias y los átomos intersticiales). Las imperfecciones lineales, por otro lado, se encuentran en unos pocos átomos, es decir, del orden de unos pocos cientos. En el orden superficial, ya se pueden encontrar imperfecciones que incluyen miles de átomos y, finalmente, las imperfecciones volumétricas, ya implican dentro de ellas millones de átomos.
Una gran característica delas imperfecciones cristalinas, es que solo unas de ellas se encuentran naturalmente: las imperfecciones puntuales. Esto se debe a que en algunos casos, la naturaleza encuentra un estado de menor energía cuando tiene una vacancia o cuando otro elemento ocupa un espacio intersticial. Las imperfecciones lineales, superficiales y volumétricas son, en su mayoría causadas por los procesos que realizael hombre sobre los materiales, como son los ensayos de tensión, las laminaciones, entre otros.
Tecnológicamente, las imperfecciones que más han afectado el desarrollo de la humanidad han sido las imperfecciones macroscópicas, como son los poros y las fases; que muchas veces resultan catastróficos, como son las fallas en las vías férreas, o los accidentes aeronáuticos. Lamentablemente, lahumanidad ha aprendido más de los errores que se generan en las catástrofes que en los ensayos previos; sin embargo, con los avances tecnológicos de las últimas décadas, se ha logrado reducir el número de accidentes; esto por medio de la investigación de la materia a un nivel cada vez más pequeño. Por ejemplo, gracias al estudio a nivel nanoscópico, se ha logrado determinar cómo se va a comportar unmaterial a nivel macroscópico en propiedades como la elasticidad, la densidad y más.

2. ¿Cuál es la relación entre la curva esfuerzo vs deformación con las imperfecciones cristalinas en un metal?

Las imperfecciones cristalinas en los metales afectan sus propiedades a un nivel macroscópico que se puede ver fácilmente en la curva de esfuerzo vs deformación que se genera en un ensayo de tensión.Una de las diferencias que se pueden encontrar comparando una material perfecto con un o imperfecto en sus gráficas de esfuerzo y deformación, esencialmente en el punto de esfuerzo de fluencia es que las imperfecciones microscópicas o nanoscópicas, permiten que los planos en la red sean menos densos y, por ende, la energía no se transmita de igual manera que en el material perfecto, haciendo queaumente este esfuerzo. Si en un ensayo de tensión, se deforma el material plásticamente, se descarga sin llegar al punto de fractura y luego se vuelve a cargar; cuando el material es cargado por segunda vez, el esfuerzo de fluencia de éste aumenta, dado que ya se habían generado imperfecciones en el material tras la primera carga. En consecuencia, el material, aunque tenga un mayor punto defluencia, va a tener una región plástica reducida
Cuando las imperfecciones son macroscópicas, es decir que el material tiene imperfecciones volumétricas como los poros, las imperfecciones causan fallas que generan regiones de concentración de esfuerzos indicando dónde se puede fracturar el material, contrario a lo que ocurre en las escalas microscópicas y nanoscópicas, donde una vacancia indica pordónde no se va a fracturar.

3. ¿Por qué las imperfecciones puntuales siempre aparecen en los materiales cristalinos?

Las imperfecciones puntuales son aquellas que solo tienen en cuenta un átomo y como solo implican a un átomo, en los materiales cristalinos, que poseen estructuras definidas a niveles atómicos, algunas veces, el material encuentra un estado de menor energía si tiene una...