defectos en sólidos. a: intersticial d: vacancia e-f: sustitucional h: sustitucional b:...
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Defectos en Sólidos
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a: intersticial d: vacancia e-f: sustitucional h: sustitucional
b: dislocación c: auto-intersticial g: fila vacancias
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vacancia intersticial
sustitucional autointersticial
Defectos Puntuales: 0D
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Notación de Kröger-Vingt en una red de átomos M:
Vacancia (VM)
auto-insterticial (Mi)
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átomo A sustitucional
átomo A insterticial
Red de átomos M
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A
B
D
Defectos en un cristal AB
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Vacancia aniónica
Vacancia catiónica
Defectos en cristales iónicos
Anión intersticial
Catión intersticial
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Frenkel Schottky
Defectos asociados
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Defecto Schottky en NaCl
V-
V+
V+
V- Vacancia catiónica V’Na
Vacancia aniónica V Cl
.
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Defecto Frenkel en AgCl
V-
V- Vacancia catiónica V’Ag
Catión intersticial
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Defectos en equilibrio termodinámico
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Las vacancias aumentan H del cristal porque necesitan energía para romper los enlaces
Pero al aumentar el desorden configuracional aumenta Sc y la energía disminuye
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ScSvnTHG
G
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Al: hv= 0.70 ev/vacanciaNi: hv=1.74 ev/vacancia
nv/N 0 K 300 K (Tambiente)
900 K(627 C)
Al (Tf ≈ 660 C)
0 1.45x1012 1.12x104
Ni(Tf ≈ 1450 C)
0 5.59x1030 1.78x10-10
k
S
kT
hNn vv
v expexp
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Tf ≈ 800 C
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Concentración de vacancias en equilibrio termodinámico:
Concentración de autointersticiales en equilibrio termodinámico:
Concentración de pares de Schottky en equilibrio termodinámico:
Concentración de pares de Frenkel en equilibrio termodinámico:
k
S
kT
hNn vv
v expexp
k
S
kT
hNn viii expexp
k
S
kT
hNn vs
s 2exp
2exp
k
S
kT
hNNn vF
iF 2exp
2exp)( 2/1
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Impurezas en un sólido
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Solución sólida sustitucional
(Solvente)(Soluto)
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Solución sólida intersticial
Átomo de la aleación en intersticio
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Algunas aleaciones que forman solución sólida:
Latón: aleación sustitucional Acero al carbono: aleación intersticial
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Solución sólida en cristales iónicos
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Defectos 1D: dislocaciones
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Falta o sobra medio plano Un Defecto
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Un medio plano extra…
…o un medio plano faltante
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Dislocación de borde(edge dislocation)
Engineering Materials – M. F. Ashby, D.R.H. Jones
Fundamentals of Materials Science and Engineering – W.D. Callister
Núcleo de la dislocación(Dislocation core)
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i. Definir dirección de línea
ii. Definir sentido de rotación del circuito
iii. Realizar un circuito cerrado alrededor de la dislocación
iv. Repetir el circuito en una zona del material sin defecto.
v. b es el vector que cierra el circuito en el material sin defectos. Se elige una convención: b = SF ó FS
(i)
(ii)
Vector de Burgers (b) - dislocación de borde
(iii)
b
(iv)
(v) b
(iv)
3
4
3
3S F
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Otro forma de introducir un defecto lineal
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Dislocación de hélice(screw dislocation)
Engineering Materials – M. F. Ashby, D.R.H. Jones Fundamentals of Materials Science and Engineering – W.D. Callister
Núcleo de la dislocación (dislocation core)
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Dislocación de hélice: vector de Burgers
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Dislocación de hélice: vector de Burgers
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Dislocación mixta
Fundamentals of Materials Science and Engineering – W.D. Callister
La línea cambia de dirección; b es constante
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Movimiento de una dislocación de borde bajo una tensión de corte
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Deslizamiento (glide) de una dislocación de borde
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Movimiento de una dislocación de hélice.
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Dirección de desplazamiento
Dirección de desplazamiento
Dislocación de borde
Dislocación de hélice
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Dislocaciones en cristales iónicos
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Dislocación en NaCl
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b es el menor vector de traslación de la red
fcc 1102
1
NaCl 1102
1
cs 100
bcc 1112
1
CsCl 100
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Trepado de dislocaciones de borde
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Trepado de dislocaciones de borde