Defecto fectos s lin l ine eales l es Hay dos categor ías de defectos lineales que son particularmente relevantes: Dislocaciones implican la traslación de una parte de un cristal con respecto a otra, y se encuentran en casi todos los materiales cristalinos, y las Disclinaciones implican la rotación de una parte de un cristal liquido con c on referencia a otra, y se encuentran comúnmente en cristales líquidos.
Un matemático de nombre Volterra estudio las propiedades de los defectos lineales mucho antes de que estos fueran conocidos como tales en los materiales. Los defectos lineales son creados en un cilindro de material con un hueco hueco en el centro, centro, de radio pequeño El cilindro es cortado en el plano x -z, generando dos superficies, estas superficies son entonces desplazadas para producir la traslaci ón o rotación de una respecto a la otra.
Un matemático de nombre Volterra estudio las propiedades de los defectos lineales mucho antes de que estos fueran conocidos como tales en los materiales. Los defectos lineales son creados en un cilindro de material con un hueco hueco en el centro, centro, de radio pequeño El cilindro es cortado en el plano x -z, generando dos superficies, estas superficies son entonces desplazadas para producir la traslaci ón o rotación de una respecto a la otra.
Pro rocesos cesos de Vol Volterra terra olte terr rra a
La interpretación de estas figuras nos lleva a la conclusión de que hay dos casos limitantes para la estructura de las dislocaciones
Las dislocaciones de borde resultan cuando las dos nuevas superficies son desplazadas traslacionalmente en dirección normal a la línea de dislocación Las dislocaciones de tornillo se producen cuando hay desplazamiento en el plano de corte, paralelo al eje del cilindro
Procesos de Volterra defectos lineales
Las dislocaciones en sólidos cristalinos resultan en el rompimiento de la simetr ía traslacional localmente a lo largo de la l ínea de dislocación
De manera similar las disclinaciones pueden ser producidas y clasificadas considerando los resultados de rotaciones al rededor de los ejes x, y y z . Las disclinaciones de cu ñ a resultan si las superficies del corte, son desplazadas por rotación alrededor de un eje paralelo al de la línea de disclinacion Una disclinacion de giro resultan de la rotación alrededor de un eje normal a la l ínea de disclinacion.
Procesos de Volterra Disclinaciones
Las disclinaciones implican el rompimiento de la simetr ía rotacional a lo largo de la l ínea de disclinacion
Defectos lineales
Defectos de borde, en los defectos de borde, los desplazamientos mas grandes se encuentran concentrados a lo largo de una l ínea en el cristal, a esto se la conoce como centro de dislocaci ón, y define la posición de la dislocaci ón en el cristal. A estas dislocaciones de borde, se les asocia un semiplano extra de átomos, que se extiende hacia arriba del centro de dislocaci ón.
Defectos lineales
en los Defectos de tornillo , los desplazamientos atómicos están concentrados a lo largo de una línea en el cristal, y reciben este nombre porque estos desplazamientos provocan que los planos normales a la línea de dislocación, estén conectados en una espiral continua al rededor de la dislocación
Caracterizaci ó n de dislocaciones Vector tangente y Vector Burgers La geometr ía de una dislocación se define por dos vectores unitario t , y el vector de Burgers b. El vector tangente, es un vector unitario
tangencial a la dislocaci ón y su sentido es arbitrario, pero una vez establecido, define el sentido de b
Vector tangente y Vector Burgers El vector Burgers , se define en referencia al
circuito de Burgers, trazado seg ún la convención conocida como SF/RH (Start-toFinish, Right-Hand) para definir a b como sigue: 1. Se elige el sentido positivo del vector tangente unitario de la línea de dislocación, y
Vector tangente y Vector Burgers 2. Se traza un circuito en el cristal según la
convención de la mano derecha, al rededor de la dislocación, cruzando las filas de puntos de la red (este es un circuito cerrado en un cristal perfecto). el punto de inicio del circuito se marco con una S, y el final con F. el vector SF, es el vector de burgués de la dislocación.
Vector tangente y Vector Burgers
Circuito d e Burgers Dislocación de borde
Circuito d e Burgers Dislocación de tornill o
Vector tangente y Vector Burgers Algunas propiedades de las dislocaciones son: El vector de Burgers siempre se conserva. Una dislocación no puede terminar dentro de un cristal, deber á terminar en una frontera de grano, en una superficie libre o en otra dislocación. En una dislocación de borde, b es perpendicular a la línea de dislocación. En una dislocación de tornillo, b es paralelo o antiparalelo a lo largo de la l ínea de dislocación
Vector tangente y Vector Burgers En una dislocación mixta, el componente b que es paralelo a t es el componente de tornillo. El componente b que es perpendicular a t es el componente de borde. La densidad de dislocaciones es un descriptor importante para un cristal que contiene dislocaciones, y esta definido como la longitud total de la l ínea de dislocación por unidad de volumen del material.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso Algunas dislocaciones se pueden mover facil y rapidamente en ciertos planos cristalinos en respuesta a esfuerzos cortantes actuando en ellos, este tipo de movimiento es llamado deslizamiento. En la practica, las dislocaciones tienden a tener mayor movilidad en planos donde hay un gran numero de atomos por unidad de area.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso
La aplicación de esfuerzos cortantes, puede introducir una dislocación de borde en el cristal, a lo largo de la l ínea AB y provocar que se mueva a la posición DC que igual mente separa a las regiones desplazada y no desplazada.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso Un cristal sujeto al mismo esfuerzo cortante, también puede generar una dislocaci ón de tornillo. En este caso la dirección de corte en la porci ón deslazada del cristal es paralela a la l ínea de dislocación.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso
La aplicación de esfuerzos cortantes, puede introducir una dislocaci ón de tornillo en el cristal a lo largo de la l ínea EF y moverla a la posición HG.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso El movimiento de dislocaciones por deslizamiento es llamado movimiento conservador, porque involucra desplazamientos at ómicos pequeños y el desplazamiento de un átomo dado esta cercanamente coordinado con sus vecinos. Un movimiento no-conservador de las dislocaciones involucra movimiento de defectos puntuales por difusión del centro de la dislocaci ón hacia afuera. Como los defectos puntuales se emiten o se absorben por el centro de la dislocación, el centro de la estructura puede reordenarse y el centro puede moverse.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso
Un átomo adyacente al centro de la dislocaci ón puede saltar al extremo del semi -plano extendiéndolo hacia abajo creando un sitio vacante.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso
La vacancia puede migrar del centro de la dislocación hacia la superficie, donde es eliminada. En todo este proceso en el que el semiplano crece y el centro de la dislocaci ón se mueve hacia abajo se dice que ocurre por dislocaci ón ascendente.
Movimiento de dislocaciones por deslizamiento y ascenso Aunque también puede ocurrir por absorci ón de vacancias en el extremo del semi -plano de la dislocación, donde se acumulan las vacancias que eliminan el centro de la dislocaci ón y reduciendo el semiplano.
Defectos Superficiales Existe un número de imperfecciones cristalinas que muestran las caracter ísticas y dimensiones de una superficie. Los defectos superficiales son los límites o bordes o planos que dividen un material en regiones, cada una de las cuales tiene la misma estructura cristalina pero diferente orientación.
Superficie Externa Las dimensiones exteriores del material representan superficies en las cuales la red termina abruptamente. Los átomos de la superficie no est án enlazados al número máximo de vecinos que deber ían tener y por lo tanto, esos átomos tienen mayor estado energ ético que los átomos de las posiciones internas. Los enlaces de esos átomos superficiales que no esta satisfechos dan lugar a una energ ía superficial, expresada en unidades de energía por unidad de área (J/m²) o Erg/cm²). Además la superficie del material puede ser rugosa, puede contener peque ñas muescas y puede ser mucho más reactiva que el resto del material.
Frontera de grano Algunos tipos de frontera de grano que tienen estructura simple son las fronteras inclinadas y las fronteras giradas. Las fronteras inclinadas , implican la rotación entre granos adyacentes al rededor de un eje en el plano de la frontera de grano. y se presentan de forma simétrica o asimétrica.
Frontera de grano
Fronteras inclinadas sim étricas , que se dan si plano de la frontera biseca el ángulo de rotaci ón entre dos granos si la rotación relativa entre dos granos en peque ña (θ<20), la frontera inclinada sim étrica se compone de un conjunto de dislocaciones de borde, paralelas y espaciadas uniformemente a lo largo del plano de la frontera.
Frontera de grano
Fronteras inclinadas asim étricas , estas tienen dos grupos de dislocaciones de borde con vectores de Burgers ortogonales, espaciadas cada una uniformemente a lo largo del plano de la frontera. Al presentarse el segundo grupo de dislocaciones, el plano de la frontera se mueve fuera del plano de reflexión simétrica.
Frontera de grano Una frontera girada, se presenta cuando entre granos adyacentes hay una rotaci ón al rededor de un eje normal al plano de la frontera
Se puede ilustrar de forma ideal, como si el cristal se cortara en dos, y las dos piezas se giraran relativamente al rededor de un eje normal al plano de corte, las dos segmentos se vuelven a unir y haciendo notoria la rotación relativa.
Frontera de grano
Cuando la desorientación θ entre granos adyacentes es pequeña, las interfaces son llacmadas frontera de grano de angulo peque ño
Fallas de apilamiento Otro tipo de defecto es la falla apilada. Esta imperfección consta de una interrupci ón en la secuencia ( ABCABCABC) de apilamiento ordenado de los planos de empaque cerrado en las estructuras cristalinas de empaque cerrado como las de CFC y HEC. Se pueden clasificar en: a) Falla intr ínseca, que es en la que falta parte de una capa (plano) de átomos en la secuencia de apilamiento natural.
Fallas de apilamiento
Falla intrínseca
Falla extrínseca
Falla extr ínseca, que consta de una capa parcial adicional entre los planos.
