Defectos Cristalinos Clase

Defectos
Defectos Cristalinos
(Cristales Reales)

• Los Cristales Reales no son perfectos, tienen
Defectos.
• Los Defectos Cristalinos son
distanciamientos respecto del Cristal Ideal.
• Los Defectos Cristalinos no son necesariamente dañinos.

Defectos: Elementos de Estructura
• Las Propiedades dependen de la Estructura.
• Los Defectos son un factor más de la Estructura.
• Por lo tanto, debemosconocer los Defectos e
incluso llegar a controlarlos según convenga,
para controlar las Propiedades.

Clasificación de los Defectos
Cristalinos según su Dimensión
• La unidad básica estructural en Ciencia de los
Materiales es el átomo. Así, la dimensión atómica
será nuestra referencia.
• Clasificación: Defectos Puntuales(0D), Lineales(1D),
Superficiales(2D) y Tridimensionales (3D).
• Por ejemplo,un Defecto Puntual es uno cuyo tamaño
en las dimensiones (X, Y y Z) es pequeño; esto es,
de sólo algunas distancias interatómicas.

Defectos Puntuales (0D)
• En cristales puros
- vacancias
- autointersticiales

• En cristales con una
impureza disuelta
- solución sólida de
sustitución
- solución sólida de
inserción

Disolución de una Impureza en un
Cristal Matriz
• Consideremos un cristal puro alcual queremos
agregarle una impureza, esto es, cualquier elemento
diferente.
• Un procedimiento para introducir la impureza en el
cristal es calentar, fundir todo y luego enfriar.
• Supongamos que en el sólido ya enfriado la impureza
se encuentra disuelta (ella podría no hacerlo). Si ella
se disolviese, tendríamos una solución sólida.
• (Si ella no se disolviese, tendríamos un defecto que
nocalificaría como defecto puntual).

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Tipos de Soluciones Sólidas (SSs)
• Cuando un elemento A se disuelve en un cristal
de un elemento B, se tendrá:
- una SS de sustitución, cuando los iones de
A y B son suficientemente similares (en
tamaño y configuración electrónica externa).
Ejemplo: Cu y Ni.
- o bien una SS de inserción, cuando los
átomos B son suficientemente pequeños
como para poder ocuparlos intersticios del
cristal de la matriz. Ejemplo: C en Fe.
(En cualquier caso podría haber un límite de solubilidad).

Deformación Plástica por Deslizamiento

Defectos Lineales (1D)
• Como Defectos Lineales tenemos a las
Dislocaciones.
• Las Dislocaciones tienen un rol fundamental en
el Comportamiento Mecánico de los Materiales,
en fenómenos relacionados con Deformación
Plástica.
• Un ejemplo deDislocaciones son las
Dislocaciones de Borde o Cuña. (También las
hay Helicoidales y Mixtas)

Deslizamiento y Dislocaciones de Borde

• Tracción de un
monocristal de Zn
(HC).
• Deformación plástica
por deslizamiento de
los planos más
densos del Zn; estos
son los planos
hexagonales
compactos.

Defectos cristalinos superficiales (3D)

Bordes de Grano en Policristales

• En X, Y y Z, dosdimensiones grandes y
una de unos pocos átomos:
- Superficies libres y microgrietas
- Bordes de grano
- Varios otros

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Efecto de los Bordes de Grano (BG)
Los Bordes de Granos son interfaces de
desorden cristalino entre dos granos. Ello
implica, por ejemplo:
- hay aumento local de la resistividad
eléctrica en metales y semiconductores.
- hay una mayor dificultad para el
deslizamiento de lasdislocaciones: ellos
“endurecen” al material (para bordes de
grano “sanos”).
- puede haber corrosión preferente según
los bordes de grano, una forma peligrosa
de corrosión: corrosión intergranular.

Vuelta a los Defectos Puntuales
• A continuación se iniciará el desarrollo con
mayor detalle de “Defectos Puntuales”.
• Así, en particular se verá el rol de los
defectos puntuales en la difusión atómica
en sólidossuficientemente calientes.

Autointersticiales
• En el caso de los
cristales densos, la
distorsión asociada a la
existencia de un
autointersticial es tan
grande, que tal defecto
es energéticamente
inestable.
• Así, la concentración de
autointersticiales de Cu
en un cristal de Cu (ccc)
es prácticamente
despreciable.

Defectos cristalinos volumétricos (3D)
• Poros, normalmente nocivos para la...