Defectos o imperfecciones en estructuras cristalinas

Microscópicos

Defectos puntuales

Son interrupciones localizadas en arreglos atómicos o ionicos

Son generados por:

Movimiento de átomos al ganar energía por calentamiento

Perturbaciones y reordenamiento atómico durante el procesado

Introducción de impurezas y aleación con otros elementos

Son importantes por:

Difusión

Deformación a temperaturas elevadas

Solidificación

Afectan propiedades

Se clasifican en:

Vacancias

Ausencia de un átomo en las estructura cristalina

Aumenta el desorden del material

Todos los materiales presentan este defecto

En los metales se introducen en:

Enfriamiento

Deformación plástica

Radiación

Son importantes en difusión

El número de vacantes aumenta con la temperatura

Átomo intersticial

Átomo del mismo u otro material que ocupa un intersticio

Se presenta cuando un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red en una posición intersticial

Se presenta en estructuras con bajo factor de empaquetamiento

Deben ser átomos menores a los de la matriz y formar una solución intersticial

La región circundante esta comprimida y distorsionada

El número de átomos intersticiales dentro de la red cristalina es constante incluso al cambiar la temperatura

Unión intersticial y sustitucional

Defecto sustitucional

Se presenta cuando un átomo o ión es sustituido con un tipo distinto de átomo o ión

Mayor tamaño

La red cristalina se comprime

Menor tamaño

La red cristalina presenta tensión en los átomos vecinos

Defecto de Frenkel

Un ión salta de un punto normal de red a un sitio intersticial, dejado atrás una vacancia

Defecto de Scottky

Es un par de vacancias en un material con enlaces iónico.

Para mantener la neutralidad debe perderse de la red tanto un anión como un catión

Defectos lineales

La red cristalina se distorsiona alrededor de una línea recta

Dislocaciones

Son importantes:

Deformación plástica permanente

Endurecimiento del material

Ductilidad

Fragilidad

Núcleo de dislocación

Región aproximadamente cilíndrica con configuración de enlaces incorrecta

Se da por:

Solidificación

Deformación mecanica

Explican la deformación y endurecimiento

Se mueven en planos y direcciones de deslizamiento

Tornillo

Sigue un plano cristalográfico durante una revolución respecto al eje de torsión del cristal, recorriendo distancias interatómicas iguales en cada dirección y termina en una distancia atómica debajo del punto de partida

Se puede formar aplicando tensiones de cizalladura en las regiones del cristal que han sido separadas por un plano cortante

Puede moverse en cualquiera de los planos

Borde

Introducción o eliminación de un semiplano extra de átomos en la red espacial

Al introducir la dislocación, los átomos de arriba estan muy comprimidos mientras que los de abajo muy distendidos

Se mueve en un plano de deslizamiento

Mixta

En los cristales reales las dislocaciones son una mezcla entre dislocaciones de borde y tornillo

Presenta partes de caracter de borde y de hélice

Movimiento intermedio entre la dislocación de borde y la de hélice

Descripción cuantitativa

Línea de dislocación

Plano de deslizamiento

Linea de deslizamiento

Deslizamiento de dislocaciones

Movimiento de dislocaciones hacia un lado en una posición atómica (toda la estructura)

Se forma un material metalico

Se mueve una distancia

Dirección de deslizamiento

Movimiento de dislocaciones

Macroscopicamente

Se rompen y se vuelven a unir enlaces en la zona del núcleo de dislocación

Microscopicamente

El cristal se desliza y cambia de forma

Importancia:

Comprende el comportamiento mecánico en los metales

Esfuerzo teórico en deformación plástica

Deslizamiento en las dislocaciones confiere ductilidad

Aumento resistencia material, controlando movimiento dislocaciones

Defectos superficiales

Son los límites o los planos que separan un material en regiones

Cada región tiene la misma estructura cristalina, pero en distinta orientación

Importancia:

Reactividad

Dureza

Conductividad electrica

Superficie externa del material

Los átomos muestran mayor energía debido a los enlaces no satisfechos (menos unidos al material y mas reactivos)

Límite de grano

Es la superficie que separa dos o mas granos individuales

Los átomos no tienen distancias correctas

Se generan fuerzas de compresión y en otras tensión

Grano:

Porción de material dentro de la cual el arreglo de los átomos es casi identico.

La orientación de los átomos o estructura cristalina es diferente en cada grano vecino

Fallas de apilamiento

Error en la secuencia de apilamiento, especialmente en los con empaquetamiento compacto

Límites de macla

Es un plano a través del cual hay una desorientación especial de imagen especular de la estructura cristalina

Macroscópicos

Fisuras

Poros

Inclusiones

Regla Hume Rothery

Radios atómicos no difieran mas del 15%

Las estructuras cristalinas deben ser las mismas

Las electronegatividades deben ser similares

Deben tener la misma valencia