lEY DE SCHMIDT

PLASTICIDAD
DE SÓLIDOS CRISTALINOS
MEDIANTE DESLIZAMIENTOS
CRISTALOGRÁFICOS
FUNDAMENTOS

Javier Gil Sevillano
TECNUN (Universidad de Navarra) y CEIT, San Sebastián, España

Setiembre, 2002

OBJETIVO DE ESTA CLASE:
Es la condición
necesaria y
suficiente de
cristalinidad

Captar que la simetría de traslación
• hace posible la plasticidad por deslizamiento
• hace comprensible queéste se active al sobrepasarse
una tensión de cortadura crítica

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CONTENIDO
• Resumen de observaciones experimentales más relevantes
• Mecanismos cristalinos internos compatibles con las
observaciones
• El mecanismo más general:
el “DESLIZAMIENTO CRISTALOGRÁFICO”
- algunos ejemplos “arqueológicos”
- ejemplos más recientes (imágenes AFM)
• El criterio cristalino de plastificación:la “LEY DE SCHMID”
• Los otros mecanismos internos de que también dispone el
cristal
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OBSERVACIONES EXPERIMENTALES MÁS
RELEVANTES
• Existe un límite elástico definible o criterio de plastificación
convencional en unas condiciones dadas de temperatura y velocidad
de carga
• Los mecanismos de deformación plástica son heterogéneos a
escala mesoscópica: Tras deformación irreversible,superficies cristalinas
previamente pulidas muestran líneas y escalones (en general, microscópicos y no
necesariamente rectilíneos)

• El cambio de densidad durante la deformación plástica es
prácticamente despreciable (cambios inferiores a 0.5% en materiales “sucios”
y mucho menores en materiales “limpios”, es decir con bajo contenido de
inclusiones o de segundas fases)

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OBSERVACIONESEXPERIMENTALES MÁS
RELEVANTES (cont.)
• La presencia de tensiones de cortadura es esencial para provocar
deformaciones irreversibles en la materia cristalina: las tensiones
puramente hidrostáticas de cualquier nivel son irrelevantes para la plasticidad

• Casi todo el trabajo consumido en la realización de la deformación
plástica se disipa como calor
• Los mecanismos responsables de ladeformación plástica de los
cristales conservan la estructura cristalina (v.g., espectros de rayos X
similares antes y después de fuertes deformaciones)

• Cuando la identificación de orientaciones cristalinas fue posible, se comprobó que
las trazas y escalones superficiales observados en cristales
deformados se identificaban con desplazamientos de traslación sobre
ciertos planoscristalográficos y en direcciones cristalográficas,
específicos para cada sistema cristalino
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El cambio de forma macroscópico es reducible a una combinación de cortaduras

Mecanismos internos compatibles con ese cambio macroscópico y demás observaciones empíricas

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ESQUEMA 2D DE UN “CUANTO” DE DESLIZAMIENTO CRISTALOGRÁFICO
(en principio, cualquier deslizamiento sobre un “plano cristalográfico”en
una “dirección cristalográfica” deja invariante la red cristalina, con tal de
que la traslación sea múltiplo entero de la distancia interatómica en la
dirección de deslizamiento, el “cuanto” de deslizamiento)
b

Γ=
Γ = b/4h

4h
h

Olvidando efectos de borde, tras un “cuanto” de deslizamiento cristalográfico realizado en
equilibrio mecánico, el cristal recupera la situación inicialestable (mínima energía
potencial). Para pasar de una a otra situación hay que proporcionar energía mecánica para
atravesar un máximo de energía potencial: de esa energía se deriva, por unidad de
superficie del plano de deslizamiento, una resistencia oscilante cuyo valor máximo hay que
superar mediante la aplicación de una tensión externa.
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EL DESLIZAMIENTO CRISTALOGRÁFICO ES
ELMECANISMO QUE PREVALECE PARA,
(aprox.)
T< 0.8TM
10-6 s-1 < dε/dt < 103 s-1
Es decir, excepto en:
- “fluencia lenta” a temperatura muy alta
- deformación por impacto a velocidad muy alta

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SIGUEN ALGUNOS EJEMPLOS
“ARQUEOLÓGICOS”
DE LOS DESCUBRIDORES DE LOS
DESLIZAMIENTOS CRISTALOGRÁFICOS

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Líneas y escalones de deslizamiento en calcita
policristalina (lo que probablemente vio...