ESTRUCTURAS CRISTALINAS.

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Una característica destacable de las dislocaciones (válida para ambas componentes), es que no pueden terminar en el interior de un cristal. Pueden formar un lazo o bucle cerrado, aflorar en la superficie externa del cristal, o concurrir o emerger de un nodo. Además, una dislocación puede describir cualquier curva en el interior de un cristal, para lo cual sólo debe disponer de tramos helicoidales y de borde. Se ha mostrado un tramo de dislocación que tiene componentes de borde y helicoidal, pero siempre un vector de Burgers común a toda la línea, normal a las de borde y paralelo a las helicoidales. La forma habitual de visualizarlas es por su envolvente. La Fig. II.9a es una muestra metalográfica que permite observar cómo las dislocaciones afloran a la superficie. La probeta ha sido atacada por un reactivo adecuado que provoca pequeñas marcas, debido a la energía acumulada alrededor de las líneas de dislocación. Esta técnica permite verlas indirectamente, ya que la visualización directa sólo es posible con microscopios electrónicos de transmisión. Utilizando estas técnicas es posible contar las dislocaciones. En un metal o aleación no deformado se detectan entre 106 y 108 /cm2 . Si el mismo material fuera fuertemente deformado, se encontrarían 1011 a 1013 /cm2 . Este cambio en la densidad de dislocaciones significa que por cada una en la muestra sin deformar, habrá cien mil luego de la deformación. El principal mecanismo por el cual las dislocaciones se multiplican durante la deformación plástica, es la Fuente o manantial de Frank-Read.

DEFECTO DE VACANCIA

Es el más simple de los defectos puntuales, se trata de un hueco debido a la ausencia del átomo que se encontraba en esa posición de la red. Las vacancias se pueden producir durante el proceso de solidificación debido a perturbaciones locales durante el crecimiento del cristal, o como resultado de vibraciones que facilitan el desplazamiento de los átomos de sus posiciones reticulares. Es un defecto de equilibrio; el número de vacancias presentes depende de la temperatura a la que se encuentre el material:

(-Qv/k.T)[pic 10]

Donde

Nv = nº de vacancias

N = nº de puntos reticulares

Qv = energía de activación (energía vibracional requerida para la formación de una vacancia)

T = temperatura absoluta

K = cte. de Boltzmann

En la mayoría de los metales, la concentración de vacancias, ( ) es del orden de 10-4 a temperaturas cercanas a la de fusión: 1 vacancia cada 10000 puntos reticulares. Vacancias adicionales pueden producirse por deformación plástica del metal, por enfriamiento rápido desde temperaturas altas, y por bombardeo con partículas energéticas (neutrones). Éstas, que no son de equilibrio, tienen tendencia a agruparse formando clusters, por ejemplo trivacancias. Las vacancias pueden trasladarse dentro del sólido, intercambiando sus posiciones con los átomos vecinos; este mecanismo es una de las formas de difusión en el estado sólido, de gran importancia particularmente a altas temperaturas cuando la movilidad de los átomos es mayor.[pic 11]

DEFECTO INTERSTICIAL

Algunas veces, un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red en una posición que normalmente no está ocupada formando un defecto llamado “ defecto intersticial” . Generalmente este tipo de defecto introduce relativamente grandes distorsiones en los alrededores puesto que normalmente el átomo es sustancialmente más grande que la posición intersticial en la que se sitúa. Consecuentemente la formación de este defecto no es muy probable. Se pueden introducir en una estructura por radiación:

DEFECTO DE SUSTITUCION

En este defecto se sustituye un átomo de la estructura cristalina por otro. Se debe tomar en cuenta que el radio del átomo no debe ser diferente de un 15% ya sea en mayor o menor proporción ya que podrían ocurrir perturbaciones en el material. Un átomo de mayor radio hará que los átomos vecinos sufran una compresión, y un átomo sustituido de menor radio hará que los átomos vecinos sufran una tensión.

DEFECTO FRENKEL

El defecto frenkel es el conjunto formado por un ion intersticial y el hueco que ha dejado tras el salto.

En el caso de un cristal iónico, los cationes son más pequeños que los aniones; son predominantes los defectos frenkel de los cationes. Este tipo de defectos son los que confieren movilidad iónica al solido

Un defecto frenkel implica la existencia de ion en una posición intersticial, que generalmente está vacía, con lo que su posición normal queda vacante. Se da en el agcl (ag+ intersticial) caf2 (f- intersticial) concentración de defectos frenkel:

Nf ≅ nn ∗ e−∆hf 2kt

DEFECTO SCHOTTKY

El defecto schottky es típico de los materiales cerámicos, pues es un defecto que aparece para mantener la electroneutralidad del material. Se generan vacantes de iones de signo contrario para anularse de forma estequiométrica; con el fin de mantener una carga total neutra. Cada vacante es un defecto de schottky por separad

Un defecto schottky, en un compuesto maxb, consiste en la existencia de a posiciones catiónicas y b posiciones aniónicas vacantes. Las vacantes pueden distribuirse al azar por toda la red o presentarse en pares (mx). Se da en haluros alcalinos. Concentración de defectos schottky:

Ns ≅ n • e−∆hs 2kt

DEFECTOS INTERFACIONESP SUPERFICIALES

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.

Cuando los defectos se extienden a una superficie importante del cris tal, se llaman defectos superficiales. Principalmente son las fronteras de grano y las superficies laterales. Las primeras separan dos zonas del cris tal que no guardan relación en su orientación cristalográfica y que reciben el nombre de granos y son inclusiones de microcristales en el monocristal.

Las segundas son las superficies que limitan el cristal finito y que presentan, en el mejor de los casos, enlaces atómicos rotos y una ruptura