Imperfecciones Cristalinas

DEFECTOS E IMPERFECCIONES CRISTALINAS - UNIDAD 4
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 lacorrosión.
Las imperfecciones se clasifican según su geometría y forma así:
a) Defectos puntuales o de dimensión cero
b) Defectos lineales o de una dimensión llamados también dislocaciones
c) Defectos de dos dimensiones
También deben incluirse los defectos macroscópicos tales como fisuras, poros y las inclusiones extrañas.
Defectos de los cristales reales
Se definen como defectos a las desviacionesque son observadas, por métodos experimentales, con referencia a la estructura cristalina descrita con anterioridad. Según la dimensión del espacio ocupado por el defecto se clasifican en:
a) Vacante o ausencia de átomos aislados en ciertas posiciones cristalinas. La figura 3.46 muestra una vacante. Las vacantes se producen durante el proceso de solidificación por las perturbaciones locales,cifrándose en N0 la densidad de vacantes específicos para cada proceso y material.
Sin embargo, la densidad de vacantes se incrementa con la temperatura T, hasta alcanzar un valor NT modelizado por la expresión exponencial.
El número de vacantes crece exponencialmente con la temperatura, directa, y con la fuerza de enlace, inversa.
Aunque estas observaciones estén conformes con la existencia debordes a lo largo de los cuales los enlaces interatómicos se disponían irregularmente, no era posible establecer el espesor de aquellas películas y hasta mucho más tarde no se pudo demostrar que aquellas propiedades mecánicas todavía las poseería el metal si los bordes fueran solamente de algunos átomos de espesor.
La teoría actual es la del retículo de transición, debida a Hargreares y Hills, en laque el borde se considera como una región estrecha de transición, de 2 a 3 átomos, a través de la cual los átomos pasan de los grupos de nudos de un cristal a los del otro.

b) Dislocaciones, o ausencia conjunta de átomos alineados en subplanos.La existencia de dislocaciones en los materiales metálicos justifican la plasticidad y fluencia que los caracterizan y diferencian frente a los cerámicos.Estos aún teniendo también estructura cristalina no permiten los procesos de plastificación.
c) Bordes de grano, o amorfismo espacial de la estructura atómica que hace de nexo de unión de las estructuras cristalinas, que constituyen los monocristales, con diferente orientación espacial.
Son observables en la probeta metalográfica después de atacada químicamente en configuraciones de líneaserráticas interconexionadas abarcando toda la dimensión de la probeta, y limitando los monocristales. Se evidencia que su reactividad química es mayor que la de los monocristales, lo que permite esa diferenciación por el ataque químico.
La naturaleza de los bordes de grano ha sido muy debatida por los metalógrafos. Se ha sostenido durante muchos años la teoría del cemento amorfo, que admitía que losgranos estaban separados por una capa de un espesor del orden de 100 átomos, dispuestos irregularmente, y cuya estructura se parecía más a un líquido que a un cristal. El principal apoyo de este punto de vista era el hecho que los metales policristalinos, a alta temperatura, se comportan mecánicamente como si los granos estuvieran unidos por un líquido viscoso.

DISLOCACIÓN
En el ámbito de laciencia de materiales y la física del estado sólido, las dislocaciones son defectos de la red cristalina de dimensión uno, es decir que afectan a una fila de puntos de la red de Bravais. Las dislocaciones están definidas por el vector de Burgers, el cual permite pasar de un punto de la red al obtenido tras aplicar la dislocación al mismo. Las dislocaciones suceden con mayor probabilidad en las...