Los sólidos cristalinos reales presentan imperfecciones

Universidad de Atacama
Departamento de Metalurgia 2015
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Los sólidos cristalinos reales presentan imperfecciones, las cuales juegan un papel fundamental en las propiedades de un material, ya sea: mecánica, óptica, eléctrica, etc. Estas imperfecciones, se introducen intencionalmente dentro del grano (sólido cristalino), con el fin de modificar algunas propiedades.

Estas imperfecciones se clasifican en:  

• puntuales: discontinuidades de la red que involucran a uno o más átomos. Existen tres tipos de defectos.

1) Defecto de Vacancia: Se produce cuando hay falta de átomos dentro de la red, lo que provoca una distorsión llamada tensión. Es importante saber que todos los materiales cristalinos tienen defectos de vacancias. También se puede calcular el número de vacancias que se encuentran en una red, mediante la siguiente ecuación matemática: [pic 4]

2)  Defecto Intersticial: Este defecto se produce cuando se introduce un átomo a una estructura cristalina en una posición desocupada, lo cual hace que el material se vuelva más resistente, sin cambiar la estructura de la matriz.

3) Defecto Sustitucional: Este defecto se produce cuando un átomo externo reemplaza a uno de la matriz, ocupando un sitio normal en la red.  

• Lineales (dislocaciones): Defectos de línea que se mueven al aplicar una fuerza al material haciendo que se deforme. Existen tres tipos de dislocaciones.

1) Dislocación de Borde: Se produce en un cristal por la  introducción de un semi-plano extra de átomos, lo que provoca distorsión. La magnitud y la dirección de la distorsión se expresa atreves del vector de Burgers, este vector es perpendicular a la línea de dislocación.

2) Dislocación Helicoidal: Se produce en un cristal perfecto, aplicando tensiones de cizalladura, en este caso el vector de Burgers es paralelo a la dislocación.

3) Dislocación Mixta: La línea de dislocación puede presentar partes de borde y de helicoidal.

IMPORTANCIA DE LAS DISLOCACIONES

• Los metales son dúctiles y maleables, gracias a las dislocaciones.
• Gracias a las intervenciones  provocadas en el movimiento de las dislocaciones, se pueden controlar las propiedades mecánicas de un metal.
• Gracias a las dislocaciones, se puede explicar  porque la resistencia teórica es mucho más baja que el valor calculado a partir de unión metálica.
• Explica la deformación plástica de los metales, ya que el esfuerzo que se aplica en esta, causa el movimiento de las dislocaciones.

IMPORTANCIA DE LOS DEFECTOS PUNTUALES

• Distorsionan la red, ya que alteran el arreglo perfecto de los átomos circundantes.  
• Aumenta la resistencia y dureza de los materiales.

Defecto de superficie: Límites o bordes que dividen un material en regiones, las cuales tienen la misma estructura cristalina, pero diferente orientación.

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