Materiales 3B

IRREGULARIDADES DEL ARREGLO ATOMICO
Se ha descrito el sólido cristalino mediante la aproximación de un cristal
ideal.

Pureza composicional
Perfección en materiales
Pureza estructural
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IRREGULARIDADES DEL ARREGLO ATOMICO

 Los sólidos cristalinos reales SIEMPRE PRESENTAN IMPERFECCIONES con
respecto al modelo de referencia del sólido cristalinoideal


Las imperfecciones juegan un papel fundamental en numerosas
propiedades del materia (mecánicas, ópticas, eléctricas, etc.)



Se encuentran dentro de la zona de ordenamiento de largo alcance (grano)
Se introducen
propiedades
Ejemplos:

intencionalmente

para

beneficiar

determinadas

- Carbono en Fe para mejorar dureza
- Cu en Ag para mejorar propiedades mecánicas
- Dopantes ensemiconductores
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Clasificación de las imperfecciones en los sólidos (según su forma y
geometría):

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Defectos puntuales: Son
discontinuidades de la red
que involucran uno o quizá
varios átomos.

•

Defecto de vacancia (a)

•

Defecto intersticial (b)

•

Defecto sustitucional (c, d)

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Defecto de Vacancias
 Se produce cuando falta un átomo en la estructura cristalina
 Todos los materiales cristalinos tienen defectos de vacancia.
 Las vacancias pueden producirse durante la solidificación como
resultado de perturbaciones locales durante el crecimiento de los
cristales.
 En los metales sepueden introducir vacancias durante la deformación
plástica, por enfriamiento rápido desde altas a bajas temperaturas, o
como consecuencia de daños por radiación.
 Las vacancias son importantes cuando se desean mover los átomos
en un material sólido (difusión).

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A temperatura ambiente, la concentración de vacancias es pequeña,
pero aumenta enforma exponencial con la temperatura.
El número de vacancias en equilibrio a una determinada temperatura
en una red cristalina metálica puede expresarse por la siguiente
ecuación:
nv : cantidad de vacancias por cm3

  Qv 

n v  n exp 
 RT 

n : cantidad de átomos por cm3
Q : energía para producir un mol de
vacancias (cal/mol o joule/mol)

R : constante de los gases (1,987 cal/mol
K;8,3144 joule/mol K)
T : temperatura en Kelvin
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Ejercicio
Calcule

a) El número de vacancias de equilibrio por centímetro cúbico en el
cobre a 500 ºC
b) La fracción de vacancias a 500 ºC del cobre puro

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Defectos Intersticiales
 Se produce cuando se inserta un átomo en una estructura cristalinaen una posición normalmente desocupada.
El aumento de sitios intersticiales
ocupados en la red cristalina, produce
un aumento de la resistencia de los
materiales metálicos
 La cantidad de átomos intersticiales
en la estructura es aproximadamente
constante (aún cuando cambie la
temperatura)

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 Los átomos intersticiales son de mayor tamaño quelos sitios
intersticiales, por lo cual la región cristalina vecina esta comprimida y
distorsionada.

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Defecto Sustitucional
 Sustitución de un átomo de la matriz por uno de soluto
 Un átomo sustitucional ocupa un sitio normal en la red.
Los defectos sustitucionales se pueden introducir en forma de
impurezas o adicionar de manera deliberada enla aleación.
 Una vez introducidos, la cantidad de defectos no varia con la
temperatura.

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IMPERFECCIONES LINEALES: DISLOCACIONES

Las dislocaciones son defectos de
línea que se mueven al aplicar una

fuerza al material haciendo que se...