Deformación y Dislocación

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR.

UNIVERSIDAD “GRAN MARISCAL DE AYACUCHO”.

FACULTAD DE INGENIERÍA.

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DISLOCACIONES

 Y

DEFORMACIONES

Profesor:

                        Elaborado por:

Santiago Morales.

Anaco Octubre 2018.

DEFINICIONES DE ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES CRISTALINOS.

Cristal: Sólido con estructura atómica que posee simetría translacional n tres dimensiones.

Estructura Cristalina: El ordenamiento de los átomos en un monocristal.

Red: Una red infinita de puntos repetidos periódicamente en el espacio. En torna a cada punto de red es idéntico.

Celda unidad: cualquier paralelepipedo con puntos en red en los vértices que repetido de forma periódica en el espacio genera todo el cristal.

Celda Unidad no Primitiva: Una celda unidad contiene más de un punto de red. Los puntos de red se encuentran en los vértices de la celda unidad, y en posiciones tales como el centro de alguna o todas las caras.

Celda Unidad Primitiva: Contiene un solo punto de red, es decir, con puntos de red solo en los vértices de la celda unidad.

Parámetros de Red: las longitudes de los lados de la celda unidad a, b, y c, y los ángulos entre los ejes de la celda unidad.

Plano de Red: Un plano que contiene tres puntos de red (no colineales) y viene definido por los índices de Miller (hkl.

Vector de Red: El vector entre dos puntos de red, esta definido por los índices de Miller (uvw)

Indices de Miller: Un conjunto de planos de red igualmente espaciados, viene definido por los índices de Miller (hkl) donde hkl son números enteros. El primer plano desde el origen intercepta a los ejes de la celda unidad en los puntos a/h, b/k y c/l. Sí uno de los índices es cero, significa que los planos son paralelos al eje asociado  a dicho índice.

MECANISMOS DE DEFORMACIÓN

La midrofracturación, la cataclasis y el desplazamiento friccional, implican la formación, crecimiento y coalescencia de microfracturas y el desplazamiento  friccional a favor de dichas microfracturas o de bordes de grano. El resultado es la formación de rocas previsivamente fracturadas y brenchificadas. (*Deformación frágil que operan a la escala de granos y subgranos)

El maclado mecánico y el Kinking son dos  de los mecanismos de deformación menos agresivos que la cataclasis y el deslizamiento friccional. La deformación se produce por flexión,  no por rotura, de la red cristalina.

El Creep por difusión cambia la forma y el tamaño de los cristales por el movimiento de los átomos y vacancias en le interior de los cristales y a lo largo de los bordes de grano.

El Creep por dislocación, también denominado Dislocación por presión, cambia la forma y el tamaño de los cristales por disolución y re-precipitación de material, ayudado por fluidos en los bordes de granos o poros de la roca.

Dislocaciones:

Es el mecanismo de deformación por excelencia, opera por desplazamiento intracristalino en la red de los minerales.

Son defectos que, no obstante están probablemente ausentes del cristal ideal en equilibrio térmico, están casi siempre presentes en cualquier espécimen real. Las dislocaciones son esenciales para explicar los esfuerzos encontrados en cristales reales y las velocidades observadas en el crecimiento de un cristal.

Los 2 tipos más simples de dislocaciones son la dislocación de borde y la dislocación de tornillo.

La dislocación de borde se puede describir como el borde de un plano extra de átomos dentro de una estructura cristalina que se produce cuando un bloque de celdas correspondientes a varias capas superiores deslizan una distancia atómica respecto de las capas inferiores mientras que el bloque situado inmediatamente enfrente no desliza.

A lo largo de una dislocación lineal el cristal se encuentra en un estado de distorsión local muy alto de modo que la distorsión adicional requerida para mover la dislocación oblicuamente una constante de red requiere de la aplicación de una tensión adicional relativamente pequeña.

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La Dislocación de tornillo marca el borde entre partes deslizadas y no deslizadas de un cristal. Se puede imaginar la dislocación de tornillo como un corte parcial del cristal el cual es deslizado un esparcimiento atómico paralelo al borde del corte. Retomándose el orden Cristalino en todas partes excepto cerca de la línea de dislocación donde termina el plano de corte.

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En los cristales pueden haber las siguientes dislocaciones:

Dislocaciones de filo: Es el final de tal semiplano.

Dislocaciones Helicoidales: Son traslaciones  de una parte del cristal sobre una distancia de uno a varios espacios reticulares.

Creep por Dislocación o deformación intracristalina: es el proceso donde existe el movimiento de los defectos cristalinos a través de la red cristalina.

Vacancias y las dislocaciones son los dos tipos de defectos que más contribuyen a la plasticidad cristalina, pero para producir grandes deformaciones en un cristal deben creares continuamente defectos nuevos, lo que se produce en zonas particulares de los cristales(interior o inferior), denominados fuentes de vacancias y fuentes de dislocaciones.

La deformación intracristalina por desplazamiento de dislocaciones es un proceso que cambia permanentemente la forma de los   cristales.

Sistema de desplazamiento (Vector de Burges de la dislocación)

Es la combinación de un plano de desplazamiento y una dirección de desplazamiento dentro de ese plano.

Las dislocaciones tienen una orientación particular con respecto a la red cristalina y solo pueden moverse según determinadas direcciones cristalograficas.

Los minerales más comunes, como el cuarzo, el olivino, la calzita tiene varios sistemas de desplazamiento y más de uno puede ser activo al mismo tiempo. Estos sistemas activos en un momento determinado dependen de la dirección y la magnitud de esfuerzo que actúa sobre el cristal y del esfuerzo de cizalla crítico de cada sistema. Este esfuerzo crítico deber ser excedido para que el sistema de desplazamiento se active y la dislocación pueda moverse. La magnitud de este esfuerzo depende mucho de la temperatura y en menor medida de otros factores como la velocidad de deformación, el esfuerzo diferencial y la actividad química de ciertos componentes(sobre todo le agua) que influyen en la resistencia de los enlaces interatómicos. Como consecuencia  de estas dependencias, el numero y tipo de sistemas de desplazamiento activos en un cristal cambia con el grado metamórfico y las condiciones de deformación.

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