Imperfecciones Cristalinas

RESUMEN DE IMPERFECCIONES CRISTALINAS

Las imperfecciones cristalinas son aquellos defectos que se prestan en las partes solidas de un cristal.

Un cristal perfecto o el cristal ideal es aquel donde las moléculas o átomos neutros se colocan de forma regular y se extienden hasta el infinito.

Pero en la actualidad ningún cristal es perfecto ya que todos los cristales presentan por lo menos una pequeña imperfección, al igual que podemos empezar mencionando por el hecho de que no existen cristales infinitos.

Las imperfecciones cristalinas se pueden clasificar de muchas maneras como lo es por intrínsecos y extrínsecos, y según su dimensión, este último se divide en 4 tipos de defectos puntuales, defectos lineales, defectos superficiales y defectos volumétricos.

Los defectos puntuales nos dice que son aquellos que de 0 dimensiones, solo afectan a un punto de red que son solo aquellos puntos que se encuentran próximos. Los defectos lineales son aquellos que afectan a una fila completa de puntos de la red. Los defectos de superficie se extienden en dos dimensiones y pueden afectar la superficie del cristal, el borde, frontera o límite de grano y las maclas. Y por último están los defectos volumétricos que son de 3 dimensiones y estos pueden llegar a dañar fuertemente la red ya que este defecto se puede conformar por muchas agrupaciones de defectos puntuales.

RESUMEN DE LOS DEFECTOS LINEALES

Los defectos lineales o dislocaciones, que son unidimensionales, se denominan también dislocaciones y dan lugar a una distorsión en la red centrada alrededor de una línea imaginaria. Se puede entender una dislocación como la línea frontera que une en el interior de un cristal los puntos atómicos con posición anormal. En ocasiones también se define como el límite entre dos regiones una de las cuales se ha desplazado con respecto a la otra. Estos defectos dan en metales, casi nunca en materiales iónicos y pueden generarse durante los procesos de solidificación del sólido cristalino, como consecuencia de una deformación plástica o permanente del cristal, por condensación de vacantes y por desajustes atómicos en disoluciones sólidas.

El defecto lineal suele designarse por una “T invertida” (┴), que representa el borde de un semiplano extra de átomos. Esta configuración conduce por sí misma a una designación cuantitativa sencilla, el vector de Burgers, b. Este parámetro es simplemente el vector desplazamiento necesario para cerrar un circuito realizado por paso a paso alrededor del defecto. En el cristal perfecto, un circuito con m×n pasos atómicos se cierra en el punto inicial. En la zona de la dislocación, el mismo circuito no se cierra.

Tipos

Dislocación De Cuña, Borde O Arista

Se crea por inserción de un semiplano adicional de átomos dentro de la red. Los átomos a lado y lado del semiplano insertado se encuentran distorsionados. Los átomos por encima de la línea de dislocación, que se encuentra perpendicular al plano de la página, en el punto donde termina el semiplano insertado, se encuentran comprimidos y los que están por debajo se encuentran apartados. Esto se refleja en la leve curvatura de los planos verticales de los átomos más cercanos del extra semiplano. La magnitud de esta distorsión decrece con la distancia al semiplano insertado.

RESUMEN DE LOS DEFECTOS SUPERFICIALES

Los defectos superficiales son límites de grano que tienen dos direcciones y normalmente separan regiones del material que tienen diferentes estructura cristalina y/o orientación cristalografía.

La superficie externa constituye uno de los límites más evidentes, se considera una imperfección puesto que representa el límite de la estructura cristalina, donde termina. Los átomos superficiales no están enlazados con el máximo de vecinos más próximos y, por lo tanto, están en un estado energético superior que los átomos de las preposiciones interiores.

El límite de grano es otro defecto superficial, es el límite que separa dos pequeños granos o cristales que tienen diferentes orientaciones cristalográficas en materiales poli cristalinas. En la región límite, que en realidad tiene probablemente varias distancias atómicas de ancho, hay un cierto desalineamiento en la transición desde la orientación cristalina de un grano a la del grano vecino.

Cuando la diferencia de orientaciones es pequeña, del orden de unos pocos grados, se denomina límite de grano de ángulo pequeño. Estos límites se pueden describir en términos de deformación de dislocaciones.

Frecuentemente se denominan subgranos a las regiones de material separadas por límites de grano de ángulo pequeño.

Un límite de macla es un tipo especial de límite de grano atreves del cual existe simetría de red especular; esto es, los átomos de un lado del límite son como imágenes especulares de los átomos del otro lado. La región de material entre estos límites se denomina macla.

RESUMEN DE MOVIMIENTOS ATOMICOS.

Los movimientos cuánticos (externos) de traslación y rotación cambian fuertemente la geometría molecular.

Un tercer tipo de movimiento es la vibración, un movimiento interno de los átomos en una molécula. Las vibraciones moleculares son armónicas (al menos en una primera aproximación), lo que significa que los átomos oscilan en torno a su posición de equilibrio, incluso a la temperatura del cero absoluto. En el cero absoluto todos los átomos están en su estado vibracional basal y muestran movimiento mecánico cuántico de punto cero, esto es, la función de onda de un modo vibracional simple no es un pico agudo, sino un exponencial de ancho finito.

Para tener una comprensión más clara de la probabilidad de que la vibración de una molécula pueda ser térmicamente excitada, se inspecciona el factor de Boltzmann , donde es la energía de excitación del modo vibracional, es la constante de Boltzmann y es la temperatura absoluta.

La rotación influye fuertemente sobre la geometría molecular. Pero, como movimiento mecánico cuántico, se excita a bajas temperaturas (comparada con la vibración). Desde un punto de vista clásico, puede decirse que más moléculas rotan más rápidamente a temperatura ambiente, esto es que tienen mayor velocidad angular y momentum angular

RESUMEN DE DIFUSIÓN Y MECANISMOS DE DIFUSIÓN.

La mayor parte de los procesos y reacciones más importantes del tratamiento de materiales se basa en la transformación de masas, bien dentro de un determinado solido (generalmente a nivel microscópico), o bien desde un líquido, un gas u otro sólido. Esta transferencia va acompañada inseparablemente por la difusión, un fenómeno de transporte por movimiento atómico.

La difusión consiste en la emigración de los átomos de un sitio de la red a otro sitio. En los materiales sólidos, los átomos están en continuo movimiento, cambian rápidamente de posición. La movilidad atómica exige dos condiciones: 1) un lugar vecino vacío, 2) el átomo debe tener suficiente energía como para romper los enlaces con los átomos vecinos y distorsionar la red durante el desplazamiento.

Esta energía es de naturaleza vibratoria a una temperatura determinada, alguna pequeña fracción del número total de átomos es capaz de difundir debido a la magnitud de su energía vibratoria.

La difusión por vacantes Es un mecanismo de difusión que implica el cambio de un átomo desde una posición reticular normal a una vacante o lugar reticular vecino vacío. Este mecanismo recibe el nombre de difusión por vacante.

El segundo tipo de difusión implica a átomos que van desde una posición intersticial a otra vecina desocupada.

Los átomos de soluto sustituciones raramente ocupan posiciones intersticiales y no difunden por este mecanismo. Este fenómeno se denomina difusión intersticial.

En la mayoría de las aleaciones, la difusión intersticial ocurre más rápidamente que las difusiones por vacantes, ya que los átomos intersticiales son más pequeños que las vacantes y tienen mayor movilidad.

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