Defectos microscópicos y macroscópicos en los sólidos cristalinos

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

Asignatura: Tecnología de materiales

Profesor: León Maldonado Angel

Secuencia: 2IV54

DEFECTOS MICROSCÓPICOS Y MACROSCÓPICOS EN LOS SOLIDOS CRISTALINOS

¿Qué es un sólido cristalino?

Metales que se solidifican a partir de un estado fundido, los átomos iones o moléculas se repiten de forma ordenada en diversas configuraciones , denominadas cristales, a este arreglo se le llama estructura cristalina.La celda unitaria es el bloque primario de un cristal, un monocristal puede tener varias celdas unitarias.

TEXT

INTEGRANTES

Muñoz López Manuel alejandro

Loeza ramírez daelynn yadhira

Hernández HERNÁNDEZ LAURA

Índice

6. Trepado de dislocación

1. Definición del sólido cristalino.

7. Defectos planares

2. Formación (heterogéneo y homogéneo).

8. Defectos macroscopicos

3. Defectos puntuales

9. Conclusiones

4. Defectos linealesDislocaciones

10. Bibliografía

11. Dinámica

5. Deslizamientos

¿Cómo se forman?

1. Las regiones de orden pequeñas se forman. Estas nanocristalitas se llaman núcleos.2. Crecimiento de los granos. Sigue una relación dependiente de la temperatura llamada ecuación de Arrhenius.

Nucleación Heterogénea

Nucleación Homogénea

Cuando un material puro se enfría lo suficiente para soportar la formación de núcleos estables. En agua congelada no se forman hasta los –40° C . Las impurezas permiten que suceda a temperaturas mucho más altas.

Resultado de impurezas que proporcionan una superficie para que se formen núcleos, esta hace más sencillo el fenómeno de nucleación, y sólo unos cuantos átomos son necesarios para lograr el radio crítico.

Defectos puntuales

Ocurre en un sitio específico en la red cristalina

Vacantes: Ausencia de un átomo en un sitio de la red cristalina.

Sustitucionales: Un átomo en el sitio de la red cristalina es reemplazado con un átomo de un elemento diferente.

Intersticiales: Un átomo ocupa un espacio en una red cristalina que normalmente está vacante.

Defecto Frenkel: Defecto puntual en materiales cerámicos, cuando un catión salta hacia un sitio intersticial en la red cristalina.

Defecto Schottky: Defecto puntual de materiales cerámicos, cuando un catión y un anión faltan en una red cristalina.

Representación

Defectos lineales o unidimensionales

Defectos del arreglo ordenado de la estructura atómica de un metal. Estos defectos de gran escala se llaman dislocaciones porque resultan de curvas u ondas en la misma red cristalina.

Mixtas: Cuando una red cristalina contiene dislocaciones de borde y de tornillo con una región de transición discernible entre las dos.

De borde: Causados por la adición de un plano parcial dentro de una estructura de red cristalina existente.

De tornillo: Resulta del corte y cambio de la red cristalina por un espacio atómico.

La magnitud y dirección de la distorsión causada por las dislocaciones se representa por un vector de Burger.

Representación

Deslizamientos

Bajo tensión, las fuerzas cortantes causan enlaces entre los átomos en un plano para romperse, el plano se desplaza ligeramente y se enlaza a los átomos colindantes, provocando que la dislocación se deslice por una longitud atómica.

Factores que impactan en el riesgo

• Ocurre más fácil cuando los átomos están muy juntos
• Requiere de la ruptura de los enlaces
• Materiales con enlaces iónicos (como los óxidos de metal) son resistentes

Defectos macroscópicos

Ocurren en una escala mayor. Generalmente se introducen en un material durante el refinamiento de su estado bruto o durante los procesos de fabricación.

A las imperfecciones volumétricas o de masa se les denomina defectos a granel. Incluyen huecos, poros, vacíos, inclusiones (elementos no metálicos como óxidos, sulfuros y silicatos), impurezas que forman otras fases o grietas.

Trepado de dislocación

Permite que la dislocación se mueva en direcciones perpendiculares al plano de deslizamiento.

Positivo: Llenado de una vacante en el plano parcial de una dislocación de borde mediante un átomo adyacente resultante en el encogimiento del cristal en la dirección perpendicular al plano parcial. Negativo: Llenado de una vacante en el plano parcial de la dislocación de un borde mediante un átomo adyacente resultante en el crecimiento del cristal en la dirección perpendicular al plano parcial.

La temperatura incrementa la velocidad a la que las vacantes se mueven dentro de la red cristalina.

Las dislocaciones se forman a partir de tres fuentes principales:

Interacciones de red cristalina/superficie

Nucleación homogénea

Fronteras de grano

Enlaces en la ruptura de la espina de la red cristalina, se recorta creando dos planos de dislocación enfrentados en direcciones opuestas.

Los pasos localizados en la superficie del cristal concentran la tensión en pequeñas regiones haciendo más propensa su propagación.

Los pasos y salientes presentes en las separaciones entre granos adyacentes se propagan durante las etapas tempranas de deformación.

Defectos Planares o bidimensionales

Límites de grano

Las estructuras metálicas son policristalinas, cuando una masa de metal fundido comienza a solidificar, los cristales se forman independientemente con orientaciones al azar y sin relación.

Las superficies que separan en la etapa final (fig. d) de crecimiento donde se obliga a los granos a incidir unos en otros. Inflyen en la resistencia y ductilidad de los metales, e interfieren con el movimiento de las dislocaciones.

CONCLUSIONES

Las estructuras cristalinas han sido descritas como una formación ordenada y repetitiva de átomos en el espacio tridimensional, los defectos e imperfecciones en los solidos cristalinos afectan sus propiedades físicas y mecánicas (La capacidad de formación en aleaciones en frio). Los defectos pueden ocurrir por: *El movimiento térmico de las unidades que forman la red *Las tensiones impuestas sobre el solido desde el exterior * Fisuras, poros

BIBLIOGRAFÍA

Libros:

• Newel, J. (2009). Ciencias de materiales. Aplicaciones de Ingeniería. Alfa Omega.
• Kalpakjian, S. (2008). Manufactura. Ingeniería y tecnología. Pearson Educación.

Páginas web

• Generalic, Eni. "Sistemas cristalinos y redes de Bravais." EniG. Tabla periódica de los elementos. KTF-Split, 14 Jan. 2023. Web. 18 Sep. 2023. https://www.periodni.com/es/sistemas-cristalinos-y-redes-de-bravais.html.

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