Defectos

Tema 3. Solidificación, defectos y difusión en sólidos
2. Defectos
a) b) c) Defectos puntuales Dislocaciones Defectos superficiales Generalidades Mecanismos de difusión Ritmo de difusión (1ª Ley de Fick) Perfil de composición (2ª Ley de Fick)

3.

Difusión en sólidos
a) b) c) d)

07/11/2004

Índice

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Defectos puntuales (I)
Alteraciones o discontinuidades puntuales de la redcristalina provocadas por uno o varios átomos Origen: movimiento de átomos durante el calentamiento o el procesado del material, introducción de impurezas o por aleación • Vacantes: un átomo falta de su sitio normal en la red cristalina
– Origen: durante la solidificación a alta temperatura o como consecuencia de los daños provocados por la radiación (intencionados) – Número de vacantes en la red:• Defectos intersticiales: un átomo adicional se inserta en una posición habitualmente desocupada de la red cristalina
– Los átomos intersticiales son mayores que los huecos intersticiales que ocupan y menores que los átomos reticulares que los rodean (distorsión de la red) – Número: prácticamente constante con la temperatura
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Defectos puntuales (II)
• Defectosubstitucional: Substitución de un átomo de la red cristalina por otro distinto
– Si el defecto substitucional es mayor que los átomos normales la red se comprime, si es menor la red se expande (tensión) – El número de defectos substitucionales no depende de la temperatura

• Otros (combinaciones)
– Defecto Frenkel: par de defectos (intersticial + vacante). En un cristal iónico, un ion salta su sitionormal a un sitio intersticial dejando una vacante – Defecto Schottky: par de defectos (vacante + vacante). En un cristal iónico, faltan simultáneamente un anión y un catión

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Defectos puntuales (III)

Importancia de los defectos puntuales
Los defectos puntuales son alteraciones de la red ideal (distorsionan la red a lo largo de cientos de átomos). Unadislocación que se propaga por el material ordenado encontrará cerca del defecto puntual una región estructural desordenada. Para continuar su movimiento (y vencer al defecto), la dislocación necesita un esfuerzo mayor. Se incrementa, por tanto, la resistencia mecánica del material
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Defectos de línea (dislocaciones) I
Imperfecciones o irregularidades lineales en una red ideal operfecta Origen: proceso de solidificación o proceso de moldeado •
– – –

Defecto en cuña (borde o arista):
Se originan al introducir en el material un plano de átomos adicional El vector de Burgers es perpendicular a la dislocación Distorsión de la red: los átomos contiguos al plano adicional están comprimidos mientras que el resto está expandido

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Defectos delínea (dislocaciones) II
•
– – –

Helicoidal (o de tornillo):
Se originan cuando partes contiguas del material sufren esfuerzos cortantes paralelos pero de sentidos contrarios (cizalladura) El vector de Burgers es paralelo a la dislocación Distorsión de la red: se forma un escalón según la línea de dislocación

•

Mixtas

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Defectos de línea(dislocaciones) III
Deslizamiento de las dislocaciones
1) Al aplicar un esfuerzo cortante, la dislocación existente puede romper los enlaces atómicos de los planos atómicos contiguos (en un sentido) Los planos con enlaces rotos se desplazan ligeramente y en sentido contrario para reestablecer sus enlaces atómicos con otros planos Esta recombinación hace que la dislocación se desplace por el materialFinalmente el material queda deformado.

2)

3) 4)

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Defectos de línea (dislocaciones) IV
Factores determinantes en el deslizamiento de dislocaciones
1. 2. 3. Las direcciones de deslizamiento usuales son las direcciones compactas del material (distancia menor entre planos) Los planos de deslizamiento son los más compactados posibles del material Los materiales con...