Dislocaciones y Deformación Plástica en Sólidos Cristalinos

Las dislocaciones son imperfecciones en una red que de otra forma sería perfecta, alteraciones en la estructura cristalina ideal que abarca una serie de espacios atómicos alrededor de una línea denominada línea de dislocación. La deformación plástica (permanente) en los sólidos cristalinos está íntimamente relacionada con la creación y movimiento de dislocaciones.

Entendemos por deformación plástica una deformación permanente, esto es, que permanece una vez retirados los esfuerzos. Ahora bien, la deformación plástica debe ser compatible con la naturaleza cristalina de los materiales, así pues, debe respetar la estructura cristalina propia del material, ya que ésta es la de menor energía. Este simple razonamiento nos lleva a que las deformaciones permanentes deben ser deformaciones de cizalladura. En realidad se trata de un fenómeno de transporte de material.

Una curva típica de fuerza-alargamiento o tensión-deformación corresponde al ensayo de cizalladura. El hecho destacable es la reversibilidad, esto es, cuando se retiran los esfuerzos el material recupera su longitud inicial. Esta reversibilidad es la característica esencial de la deformación elástica.

El desplazamiento no se efectúa en bloque sino mediante una distorsión en la estructura cristalina localizada alrededor de una línea (dislocación) que se propaga sobre el plano de deslizamiento atravesando el cristal. Si observamos los estados intermedios vemos que se caracteriza por la existencia de una dislocación (en arista) que se desplaza sobre el plano de deslizamiento de forma que cuando atraviesa el cristal genera la deformación elemental. Luego la deformación plástica por deslizamiento consiste en el deslizamiento de dislocaciones.

Energía de Enlace e Interacción Interatómica

Principio del Enlace Atómico

Insertar dibujo aquí.

Siendo dos átomos neutros, cuando la distancia es suficientemente grande no hay fuerzas de atracción ni de repulsión. Pero cuando nos vamos acercando, comienza la atracción (FA), esto se debe a que un núcleo es atraído por los electrones del otro y viceversa. Pero llega un momento en el que tras pasar el punto o distancia de enlace comienza la llamada repulsión. Esto se debe a que las dos partículas se solapan, juntándose la nube de electrones y los núcleos bastante juntos con lo que comienzan a repelerse, apareciendo una fuerza de repulsión (FR) grande.

La fuerza resultante FN es la suma de las fuerzas atractivas y las repulsivas. Cuando los componentes de la fuerza FA y FR son iguales entonces estamos en el llamado equilibrio, los centros de los átomos estarán separados por la distancia de equilibrio. Una vez en esta posición, los átomos contrarrestan cualquier intento de alterarse.

Energías

La energía potencial resultante es igual a la energía potencial de atracción más la de repulsión. En = Ea + Er.

El mínimo relativo de energía potencial nos muestra dónde está la distancia de equilibrio que se corresponde con la energía de enlace.

La Eo (energía de enlace) y la gráfica de la energía con respecto a la fuerza, varía de un material a otro y ambas variables dependen del tipo de enlace atómico. Eo (sólidos) > Eo (líquidos) > Eo (gaseosos). Las temperaturas de fusión y las propiedades cohesivas nos muestran los diferentes Eo de los sólidos.