NANOTWINS

Endurecimiento de materiales ­ Nanotwins 
(Abril 2014) 
  
Ramirez R. Yosef, Sarmiento J. Iván, Torres S. Daniel. 
Universidad Nacional de Colombia ­ Ciencia e Ingeniería de Materiales (2014­I) 
  
Abstract  ​
­  En  este   documento  se  presentan  los  conceptos  básicos  y  fundamentos  teóricos 
necesarios  para  la  comprensión  de  los  temas  relacionados  con  el  endurecimiento  de los 
materiales  (FCC)  mediante  procesos  a  escalas  nanométricas.  También se nombran las ventajas y 
desventajas  de  cada  proceso  y  algunas de sus aplicaciones en  la industria y la ingeniería. Se hace 
un énfasis especial en el tema del endurecimiento con nanotwins y el proceso de sputtering. 
  
Palabras clave: ​
Endurecimiento, dislocaciones, nanotwins, sputtering . 
  
1. Introducción 
 ​Es  fácil  apreciar  la  importancia  de  la  dureza  de  un  material en su respectiva aplicación,  tanto  es así 

que  las  evidencias  afirman  que  el  hombre  primitivo  buscaba  las  piedras  más  resistentes  para  la 
fabricación  de  sus  herramientas.  Los  variados  métodos  de  endurecimiento  de  materiales  abarcan 
extensos tratados producto  de centenarios trabajos e investigaciones,  que van desde las macro técnicas 
tradicionales más antiguas,  hasta  los procedimientos  cuyos  análisis  están en  el orden  atómico.  En este 
sentido,  el  estudio  de  estos  métodos  supone  una  investigación  rigurosa  con el objetivo de  consolidar 
interpretaciones claras con respecto al comportamiento  de los materiales ante los diferentes procesos de 
cambio  a  los  cuales  son sometidos,  por  esta   razón  este  trabajo  está  destinado  esencialmente  a 
profundizar en esta rama de la ciencia de los materiales. 

  
2. Fundamentos Teóricos 
  
Endurecer  un  material  puede  definirse  como  la  acción  de  aumentar  su  dureza  y  resistencia  a 
daños  físicos  como  penetración,  abrasión,  rayado,  cortadura  y  deformaciones  permanentes. 
Específicamente,  la resistencia  mecánica  o  la  dureza  de  un  metal  depende  de  la  mayor  o  menor 
facilidad  con  que  se   desplazan  sus  dislocaciones  bajo  los  efectos  de  una  fuerza  exterior,  de 
manera  que  cuanto  mayor  sea  la  movilidad  de  las  dislocaciones  mayor   será  la  resistencia 
mecánica del metal. [1] 
  
I. Técnicas principales de deposición catódica. 
 Deposición catódica o “Sputtering” 
  
Es  un  proceso  de  deposición  física  mediante  plasma  mantenido  a  muy baja presión. Mediante la 
aplicación  de  un  campo  eléctrico,  los  iones  del plasma se aceleran  contra el material a depositar, 
denominado  blanco.  La  energía  transmitida  a  los  átomos  del  blanco  a  través  de  la  interacción 

mecánica  del  choque,  hace  que  algunos  de  ellos  se desprendan,  y  finalmente  se  depositen  sobre 
un sustrato. [b] 
 

 
Fig 1. Proceso general del Sputtering 
  
El  blanco  se  fija   sobre  un  electrodo refrigerado (cátodo) que se  polariza a una tensión contínua o 
de  radiofrecuencia.  Otro  electrodo  (ánodo)  es  al  mismo  tiempo  el  porta­sustratos  y  se  conecta  a 
masa para facilitar su ionización (Fig 1). 
 
En  la  pulverización catódica, la eyección de átomos es un proceso  mecánico debido al choque de 
iones  sobre  el  material  a  depositar.  Existe  una  transferencia  de  energía  mecánica,  a  través  de 
intercambio de cantidad de movimiento entre el ions del gas y los átomos del blanco. 
 
Para  que  la  fabricación  por  deposición  catódica  sea  posible  es  necesaria  la  realización  de  vacío 
en  el  interior  de la  cámara  y el control de una presión constante. Es necesario ionizar el gas de la  
cámara  para  conseguir  un  flujo  importante  de  iones  mediante  la   pulverización  del  blanco.  La 
calidad del vacío afecta la pureza de la muestra, un buen control evita el crecimiento de óxidos. 
 
Proceso diodo a tensión contínua o diodo DC. 
  
Normalmente,  la   cámara  de  deposición ...