Defectos Cristalinos: Dislocaciones y Límites Interfaciales

Defectos Lineales: Dislocaciones

Las dislocaciones son defectos lineales que causan el deslizamiento de planos cristalinos al deformar el material. Su interacción puede producir deformación permanente (plástica).

Tipos de Dislocaciones

Dislocaciones de Cuña o Arista

Centradas alrededor de la línea definida por el extremo de un semiplano de átomos extra. Se visualizan "como si se insertara un semiplano extra de átomos", generando una distorsión en la red que disminuye cuanto más alejado se esté de la línea de dislocación. Símbolo: ┴

Vector de Burgers (b): Indica la magnitud y dirección de la dislocación. En las dislocaciones de cuña o arista, el vector de Burgers es perpendicular a la línea de dislocación.

Dislocaciones Helicoidales o de Tornillo

Se forman al aplicar un esfuerzo cizallante, desplazando la parte superior a un lado y la inferior al otro, como si fuera media vuelta de tornillo. La distorsión es lineal y está situada a lo largo de la línea de dislocación. Símbolo: giro

El vector de Burgers es paralelo a la línea de dislocación.

Dislocaciones Mixtas

Dislocaciones con componentes tanto helicoidales como de cuña. La distorsión presenta características de ambas.

El vector de Burgers no cambia, sigue siempre la misma dirección. No es ni paralelo ni perpendicular a la línea de dislocación.

Defectos Interfaciales

Son límites que tienen dos dimensiones y normalmente separan regiones del material con diferentes estructuras cristalinas y/o orientación cristalográfica.

Tipos de Defectos Interfaciales

• Superficies Externas

  Los átomos superficiales no están enlazados con el máximo número de vecinos más próximos y, por lo tanto, se encuentran en un estado energético superior al de los átomos interiores.

  Los enlaces no realizados de los átomos superficiales aumentan la energía superficial. Los materiales tienden a minimizar el área total de las superficies para disminuir esta energía. La forma con menor área para un volumen dado es la esfera.

• Límites de Grano

  Es el límite que separa dos pequeños granos o cristales con diferentes orientaciones cristalográficas en materiales policristalinos.

  Límites de Grano de Ángulo Pequeño

  Cuando la diferencia de orientaciones es pequeña, se forman los límites de grano de ángulo pequeño, también llamados subgranos.

  Tipos de Subgranos:

  • Límite de Inclinación: Se generan al alinearse dislocaciones de cuña.
  • Límite de Grano de Ángulo Pequeño Torsionados: Se generan al alinearse dislocaciones helicoidales.

  En los bordes de grano, los granos tienen una energía similar a la de la superficie externa, siendo mayor esta energía cuanto mayor sea el ángulo del límite de grano (mayor energía en los límites de granos de ángulo grande debido a la mayor desorientación entre ellos).

  En los bordes de grano existe buena cohesión, menor densidad, menor resistencia al movimiento (cuesta menos el movimiento), mayor reactividad química y mayor difusividad.

  Con granos pequeños, la energía superficial es mayor, ya que tienen más superficie de contacto con los límites de grano.

  Al aumentar la temperatura, los granos crecen para disminuir la energía total del sistema.

• Límites de Macla

  Un límite de macla es un borde de grano especial en el que existe una simetría de red especular. No hay rotura de enlace, sino que los átomos de un lado del límite son imágenes especulares de los átomos del otro lado. La región entre estos límites se denomina MACLA.

  Se generan por fuerzas mecánicas (maclas mecánicas: asociadas a esfuerzos cizallantes; comunes en estructuras BCC y HCP) o por tratamientos térmicos (maclas de recocido; comunes en estructuras FCC).