Defectos en Sólidos

a: intersticial d: vacancia e-f: sustitucional h: sustitucional

b: dislocación c: auto-intersticial g: fila vacancias

vacancia intersticial

sustitucional autointersticial

Defectos Puntuales: 0D

Notación de Kröger-Vingt en una red de átomos M:

Vacancia (VM)

auto-insterticial (Mi)

átomo A sustitucional

átomo A insterticial

Red de átomos M

A

B

D

Defectos en un cristal AB

Vacancia aniónica

Vacancia catiónica

Defectos en cristales iónicos

Anión intersticial

Catión intersticial

Frenkel Schottky

Defectos asociados

Defecto Schottky en NaCl

V-

V+

V+

V- Vacancia catiónica V’Na

Vacancia aniónica V Cl

.

Defecto Frenkel en AgCl

V-

V- Vacancia catiónica V’Ag

Catión intersticial

Defectos en equilibrio termodinámico

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

ScSvnTHG

G

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

Tf ≈ 800 C

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

Impurezas en un sólido

Solución sólida sustitucional

(Solvente)(Soluto)

Solución sólida intersticial

Átomo de la aleación en intersticio

Algunas aleaciones que forman solución sólida:

Latón: aleación sustitucional Acero al carbono: aleación intersticial

Solución sólida en cristales iónicos

Defectos 1D: dislocaciones

Falta o sobra medio plano Un Defecto

Un medio plano extra…

…o un medio plano faltante

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)

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

Otro forma de introducir un defecto lineal

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)

Dislocación de hélice: vector de Burgers

Dislocación de hélice: vector de Burgers

Dislocación mixta

Fundamentals of Materials Science and Engineering – W.D. Callister

La línea cambia de dirección; b es constante

Movimiento de una dislocación de borde bajo una tensión de corte

Deslizamiento (glide) de una dislocación de borde

Movimiento de una dislocación de hélice.

Dirección de desplazamiento

Dirección de desplazamiento

Dislocación de borde

Dislocación de hélice

Dislocaciones en cristales iónicos

Dislocación en NaCl

b es el menor vector de traslación de la red

fcc 1102

1

NaCl 1102

1

cs 100

bcc 1112

1

CsCl 100

Trepado de dislocaciones de borde

Trepado de dislocaciones de borde