Redes Cristalinas

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 huecocreado por la perdida de un átomo
que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por
perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales. También puede producirse
por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado como consecuencia de la movilidad
de los átomos. (Figura 1)
El número de vacantes en equilibrio Nv para una cantidad dada de material, seincrementa
con la temperatura de acuerdo a la ecuación:
−Q

N v = N KT

Donde Nv es el número de vacantes por metro cúbico
N es el número de puntos en la red por metro cúbico
Q es la energía requerida para producir una vacancia (J/átomo)
T es la temperatura en °K
K es la constante de Boltzmann de los gases (1.38 x 10-23 J/átomo°K) ó 8.62 x
10-5 eV/átomo°K
Son las imperfecciones máscomunes 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 transladarse cambiando su posición con sus vecinos. Este proceso es
importante en la migración o difusión de los átomos en el estado sólido, sobre todo a altas
temperaturas donde la movilidad de losátomos es mayor.

Figura 1. Vacante
DEFECTOS INSTERSTICIALES
Algunas veces, 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 grandes distorsiones en los
alrededores puesto que normalmente el átomo es sustancialmente másgrande que la
posición intersticial en la que se sitúa. Consecuentemente la formación de este defecto no
es muy probable. Se pueden introducir en una estructura por radiación. (Figura 2)

Figura 2. Defecto Intersticial
IMPUREZAS EN SÓLIDOS
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 esecaso los átomos
alrededor están a compresión ó puede ser más pequeño que el átomo original y en este caso
los átomos circundantes estarán a tensión. Este defecto puede presentarse como una
impureza o como una adición deliberada en una aleación. (Figura 3)

Figura 3. Impurezas o reemplazamientos
Dependiendo de la clase de impureza que se halle en el cristal, de su concentración y de latemperatura se formará en el cristal una SOLUCIÓN SÓLIDA. Cuando se habla de
solución sólida hay que hacer claridad sobre algunos términos:

-

Soluto: Es el elemento o compuesto dentro de la solución sólida, que se encuentra
en menor concentración
- Solvente: Es el elemento dentro de la solución sólida, que se encuentra en mayor
concentración.
Una solución sólida se forma cuando átomos desoluto se adicionan al material y la
estructura cristalina original se mantiene. Se puede asimilar a una solución líquida en la
que también los átomos que constituyen las impurezas (soluto) están distribuidos al azar y
uniformemente dispersos dentro del sólido.
Los defectos puntuales de impurezas dentro de las soluciones sólidas pueden generarse por
dos mecanismos:
- Sustitución: Aquí el...