Tema 3 Imperfecciones Cristalinas Final

8/18/2019 Tema 3 Imperfecciones Cristalinas Final

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3. Imperfecciones cristalinas

3.1 Introducción3.2 imperfecciones cristalinas

3.1.1 defectos puntuales

3.1.2 defectos lineales 3.1.3 defectos superciales


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3.1 Imperfecciones cristalinas

Figura 1. (a) La variación de entropía y

entalpía en un cristal aumenta con el

número de defectos. La energía libre de

Gibbs ∆G=∆ H-T ∆S resultante tiene un

mínimo para una concentración de

defectos distinta de cero (b) !uando se

produce un aumento de la temperatura

el mínimo de la energía de Gibbs se

despla"a #acia una mas alta

concentración de defectos.

Cristal perfecto: Se dene como aquel cristal en el quetodos los átomos se encuentran en reposo, situadoscorrectamente en su correspondiente posición en la redcristalina a T=!

Cristal imperfecto "real#: $quel cristal con defectos%efecto: &na 'ariación en el ordenamiento re(ular de los átomos omol)culas de una cristal.


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3.1 Imperfecciones cristalinas

Nadie es

Dimensionalidad

Defecto Propiedad

Puntual *acante %efecto intersticial %efecto de

sustitución %efecto Sc+ott- %efecto renel

%ifusión/ropiedadesmecánicas/ropiedades

el)ctricas

1 Lineal %islocaciones

/ropiedadesmecánicasCrecimientocristalino

2 Defectossuperciales (plano) Supercie e0terna ordes de (rano

aclas

Te0tura/ropiedadesmecánicasCorrosión

3

Volumen

/oros /recipitados

/orosidad

/recipitación/ropiedades

Tabla 1. !lasificación de los defectos según la dimensión del espacio ocupado por el defecto


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3.1.1 %efectos puntuales

Figura 2. $epresentación de una vacante y

de un defecto intersticial

Vacante

Defecto intersticial

*acantes

Nv=N*exp(-Qv/kT)

Nv: número de vacantes por cm en el e!"ili#rio

termodin$mico a "na temperat"ra T

N: número total de p"ntos retic"lares por cm

en la red

Qv: ener%&a de formaci'n de "na vacante

k: cte de olman = +, -. /$tomos-k =,+0. -1 eV/$tomo-k

Figura 3. $epresentación de un defecto de

sustitución. Si el %tomo sustituyente es m%s grande

&ue el %tomo original los %tomos adyacentes est%n a

compresión' si es m%s pe&ue(o los %tomos

circundantes estar%n a tensión.

Defecto de s"stit"ci'n


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3.1.1 %efectos puntuales

Figura 5. )efecto *ren+el, imperfeccíón

combinada vacante-defecto intersticial

2ati'n intersticial

Vacante cati'nica

3ar de vacantes

Vacante cati'nicaVacante ani'nica

Figura 6. )efecto por reempla"amiento de

iones de diferente carga.

Figura 4. )efecto Sc#ott+y se produce

cuando dos iones de carga opuesta se

pierden en un cristal iónico


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3.1.2 %efectos ineales

Figura 7. )islocación de cu(a o arista con su

desli"amiento o vector de urgers b

perpendicular a la línea de dislocación

Figura 8. )efinición del vector de urgers b. n una estructuracristalina perfecta un circuito de m/n posiciones atómicas se

cierra en el punto de partida. n la "ona de dislocación ese

mismo circuito no se cierra y el vector de cierre es el vector de

urgers

%islocaciones de cu4a o arista


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Figura 9. 0a1 *ormación de una dislocación #elicoidal. 0b1 )islocación

#elicoidal con su desli"amiento o vector de urgers b paralelo a la línea de

dislocación.Figura 10. )islocaciones mi/tas en un

cristal. La línea de dislocación es del

tipo #elicoidal pura cuando entra en el

cristal a la i"&uierda y del tipo de cu(a

o arista pura cuando de2a el cristal a la

derec#a.

%islocaciones +elicoidales

%islocaciones i0tas


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Figura 11. 3nalogía entre el movimiento de una dislocación de cu(a o arista y un gusano

Figura 12. 4ovimiento

de una dislocación de

cu(a o arista. La

dirección de

desli"amiento es en la

misma dirección &ue la

fuer"a aplicada. l plano

de desli"amiento esúnico

o'imiento de las dislocaciones


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Figura 13. 4ovimiento de una dislocación #elicoidal. La dirección de desli"amiento es

perpendicular a la fuer"a aplicada perpendicular a b. !ual&uier plano &ue contenga a la

línea de dislocación ser% un posible plano de desli"amiento.


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3.1.3 %efectos Superciales

Figura 14. Límite de grano

Figura 15. Límite de macla

5s un tipo especial de l6mite de (ranoen el cual los átomos de un lado dell6mite están locali7ados en una posición

que es la ima(en especular de losátomos del otro lado.

ordes de (rano

aclas

Supercie e0terna

os átomos superciales no están enla7ados aln8mero má0imo de 'ecinos - tienen un estadoener()tico superior al de los átomos de lasposiciones internas. os enlaces no reali7adosdan a una ener(6a supercial "9m2#.

Reconstrucción: 5l

orden atómico de los átomos superciales suelediferir del correspondiente al interior del cristalpara disminuir la ener(6a supercial

Son re(iones que separan los (ranosindi'iduales de diferentesorientaciones cristalo(rácas enmateriales policristalinos.


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aclas

3.1.3 %efectos Superciales

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