Defectos en redes cristalinas

Diferentes tipos de defectos que pueden presentarse en una red cristalina.

a) Defectos Puntuales: son discontinuidades de la red, que involucran, uno o quizá varios átomos y que pueden ser generados en el material mediante el movimiento de los átomos al ganar energía por calentamiento, durante el proceso del material; mediante la introducción de impurezas o por aleación. Este tipo de defectosalteran el arreglo perfecto de los átomos circundantes, distorsionando la red a lo largo de quizá cientos de espaciamientos atómicos, a partir del defecto, alterando así las propiedades del material. Se clasifican en:

Vacancias: una vacancia se produce cuando falta un átomo en un sitio normal. Las vacancias se crean en el cristal durante la solidificación a altas temperaturas o comoconsecuencia de daños por radiación. A temperatura ambiente aparecen muy pocas vacancias, pero estas se incrementan de manera exponencial conforme se aumenta la temperatura.

Intersticiales: se forma cuando se inserta un átomo adicional en una posición normalmente desocupada dentro de la estructura cristalina. Los átomos intersticiales aunque más pequeños que los átomos localizados en los puntos de lared, aun así son mayores que los sitios intersticiales que ocupan, en consecuencia la red circundante aparece comprimida y distorsionada. Los átomos intersticiales como el hidrogeno a menudo están presentes en forma de impurezas; los átomos de carbono se agregan al hierro para producir acero. Una vez dentro del material, el número de átomos intersticiales en la estructura se mantiene casi constante,incluso al cambiar la temperatura.

Átomos sustitucionales: se crea cuando se remplaza un átomo por otro de un tipo distinto. El átomo sustitucional permanece en la posición original. Cuando estos átomos son mayores que los normales de la red, los átomos circundantes se comprimen; si son más pequeños, los átomos circundantes quedan en tensión. En cualquier caso el defecto sustitucionaldistorsiona la red circundante. Igualmente, se puede encontrar el defecto sustitucional como una impureza o como un elemento aleante agregado deliberadamente y, una vez introducido, el numero de defectos es relativamente independiente de la temperatura.




Pares de Frenkel: es un par de defectos, intersticio-vacancia formado cuando un ion salta de un punto normal de la red a un sitio intersticial,dejando detrás una vacancia.

Defecto Schottky: es un par de vacancias en un material de enlace iónico; deben faltar tanto un anión como un catión de la red si se ha de preservar la neutralidad eléctrica del cristal. Este defecto es común en materiales cerámicos de enlace iónico.






b) Defectos lineales o dislocaciones: son imperfecciones lineales en una red que de otra forma seriaperfecta. Generalmente se introducen en la red durante el proceso de solidificación del material o al deformarlo. Aunque en todos los materiales hay dislocaciones presentes, incluyendo los materiales cerámicos y los polímeros, son de particular utilidad para explicar la deformación y el endurecimiento de los metales. Podemos utilizar dos tipos de dislocaciones, la dislocación de tornillo y ladislocación de borde.

Dislocación de Tornillo: se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, torciéndolo y desplazándolo un lado del corte sobre el otro la distancia de un átomo. Si en un plano cristalográfico describimos una revolución completa alrededor del eje sobre el cual el cristal fue torcido, partiendo del punto x y recorriendo espaciamientos atómicos iguales encada dirección, terminaremos a un espacio atómico por debajo de nuestro punto de partida (punto y). El vector que se requiere para cerrar la trayectoria y volver a nuestro punto inicial se conoce como el vector de Burgers b. Si continuáramos nuestra rotación, trazaríamos una trayectoria en espiral. El eje, es decir la línea alrededor de la cual trazamos esta trayectoria, es la dislocación de...