defectos e imperfecciones y movimiento de átomos




CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES
“Defectos e imperfecciones y movimientos de átomos (difusión)”

Se ha supuesto que los materiales cristalinos presentan en todas partes un ordenamiento de todos sus átomos. Sin embargo un sólido ideal no existe, todos tienen un gran número de imperfecciones. Por lo que pocas veces comprendemos cuales son los motivos que generan esas imperfeccionesy cuáles son las repercusiones en los diferentes tipos de materiales que provoca este fenómeno. El movimiento de átomos (difusión) va muy ligado con las imperfecciones por que cabe mencionar que los dos es un fenómeno del movimiento de algunos átomos por lo que debemos de dar una prioridad muy importante y a la que debemos identificar ¿cuáles son las causas que originan este movimiento de átomos?Y que repercusiones nos traerán en los materiales de la ingeniería.
Todos los arreglos de atómicos contienen imperfecciones que afectan a muchas de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales de ingeniería como lo son la conformación de frio en las aleaciones, la conductividad eléctrica de los semiconductores, la velocidad de migración de los átomos y la corrosión de los metales (1),pero si llegamos a controlar las imperfecciones podemos crear metales y aleaciones más resistentes, imanes más poderosos, transistores y celdas solares de mejor desempeño (2), como otra infinidad de materiales de mucha importancia práctica.
Hay muchas imperfecciones cristalinas como las dislocaciones que son un defecto lineal o unidimensional entorno a algunos átomos desalineados. Las dislocacionesse crean a partir de la solidificación de los sólidos cristalinos. Hay tres tipos de dislocaciones como son: dislocación de borde (línea, cuña o arista) Dislocación helicoidales o de tornillo y dislocaciones mixtas. La magnitud y la dirección de la distorsión reticular asociada a una dislocación se expresan en función del vector de Burgers (3).
Otro de los casos de imperfección son los defectospuntuales que vienen siendo las discontinuidades de la red en donde se involucran uno o varios átomos y pueden ser generados por el movimiento de los átomos al ganar energía por calentamiento. Las vacancias son cuando se produce un movimiento de un átomo de su lugar de origen, estas vacancias se crean se crean en el cristal durante la solidificación a altas temperaturas (4), ahora los defectosintersticiales son lo contrario a una vacancia por que se inserta un átomo en una posición normalmente desocupada dentro de una estructura cristalina y los defectos de sustitucionales son muy parecidos a los defectos a los defectos intersticiales pero en lugar de colocar una átomo en lugar desocupado lo sustituye por otro átomo de un tipo distinto.
Los defectos de superficie son las fronteras oplanos que separan un material en regiones de la misma estructura pero con orientaciones cristalográficas distintas (5), los defectos planares incluyen superficies externas como las siguientes, límites de grano, maclas, bordes de ángulo cerrado, bordes de ángulo abiertos, torsiones y fallas de apilamientos (6). Estás superficies se consideran como un defecto debido a que los átomos de unasuperficie solo están enlazados a otros átomos por un solo lado y en tanto los defectos volumétricos se forman cuando un grupo de átomos se unen para formar un vacío tridimensional o poro.
El movimiento de átomos (difusión) va muy de la mano de lo que son las imperfecciones por que en los dos casos existen un movimiento de átomos de un material pero en la difusión se mueven de manera predecible tratandode eliminar las diferencias de concentración y producir una composición homogénea y uniforme, la difusión tiene un rol muy importante porque es necesario para muchos de los tratamientos que se llevan a cabo en los materiales. Hay dos principales mecanismos de difusión: mecanismo por sustitución y mecanismo intersticial, estos mecanismos de difusión consiste en la emigración de los átomos de un...