Este documento describe los procesos de solidificación y nucleación homogénea en metales. Explica que durante la solidificación se forman granos cristalinos y que la nucleación homogénea ocurre cuando los átomos en el líquido fundido se agrupan espontáneamente para formar núcleos estables que pueden transformarse en cristales si alcanzan un tamaño crítico.

1. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Ciencia de Materiales:
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

2. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Solidificaci´n de metales
o
N´cleos
u Cristales Granos
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

3. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Solidificaci´n de metales
o
Los granos son equiaxiales (Crecimiento igual en las direcciones)
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

4. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Formaci´n de n´cleos estables en metales l´
o u ıquidos
Los mecanismos principales de nucleaci´n de part´
o ıculas s´lidas
o
en un metal l´
ıquido son:
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

5. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Formaci´n de n´cleos estables en metales l´
o u ıquidos
Los mecanismos principales de nucleaci´n de part´
o ıculas s´lidas
o
en un metal l´
ıquido son:
1 La nucleaci´n homog´nea.
o e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

6. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Formaci´n de n´cleos estables en metales l´
o u ıquidos
Los mecanismos principales de nucleaci´n de part´
o ıculas s´lidas
o
en un metal l´
ıquido son:
1 La nucleaci´n homog´nea.
o e
2 La nucleaci´n heterog´nea.
o e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

7. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido fundido cuando el metal proporciona
por si mismo los ´tomos que se requieren para formar los
a
n´cleos.
u
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

8. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido fundido cuando el metal proporciona
por si mismo los ´tomos que se requieren para formar los
a
n´cleos.
u
Cuando un metal liquido puro se enfr´ por debajo de su
ıa
temperatura de equilibrio de solidificaci´n, se crean numerosos
o
n´cleos homog´neos mediante el movimiento lento de los
u e
´tomos que se unen entre s´
a ı.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

9. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido fundido cuando el metal proporciona
por si mismo los ´tomos que se requieren para formar los
a
n´cleos.
u
Cuando un metal liquido puro se enfr´ por debajo de su
ıa
temperatura de equilibrio de solidificaci´n, se crean numerosos
o
n´cleos homog´neos mediante el movimiento lento de los
u e
´tomos que se unen entre s´
a ı.
Para que un n´cleo estable pueda transformarse en un cristal
u
debe alcanzar un tama˜o cr´
n ıtico.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

10. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido fundido cuando el metal proporciona
por si mismo los ´tomos que se requieren para formar los
a
n´cleos.
u
Cuando un metal liquido puro se enfr´ por debajo de su
ıa
temperatura de equilibrio de solidificaci´n, se crean numerosos
o
n´cleos homog´neos mediante el movimiento lento de los
u e
´tomos que se unen entre s´
a ı.
Para que un n´cleo estable pueda transformarse en un cristal
u
debe alcanzar un tama˜o cr´
n ıtico.
Una agrupaci´n de ´tomos enlazados entre s´ con un tama˜o
o a ı n
menor al cr´
ıtico, se llama embri´n.o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

11. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido fundido cuando el metal proporciona
por si mismo los ´tomos que se requieren para formar los
a
n´cleos.
u
Cuando un metal liquido puro se enfr´ por debajo de su
ıa
temperatura de equilibrio de solidificaci´n, se crean numerosos
o
n´cleos homog´neos mediante el movimiento lento de los
u e
´tomos que se unen entre s´
a ı.
Para que un n´cleo estable pueda transformarse en un cristal
u
debe alcanzar un tama˜o cr´
n ıtico.
Una agrupaci´n de ´tomos enlazados entre s´ con un tama˜o
o a ı n
menor al cr´
ıtico, se llama embri´n.o
Y cuando es mayor al tama˜o cr´
n ıtico, se llama n´cleo.
u
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

12. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
Tiene lugar en el l´ ıquido fundido cuando el metal proporciona
por si mismo los ´tomos que se requieren para formar los
a
n´cleos.
u
Cuando un metal liquido puro se enfr´ por debajo de su
ıa
temperatura de equilibrio de solidificaci´n, se crean numerosos
o
n´cleos homog´neos mediante el movimiento lento de los
u e
´tomos que se unen entre s´
a ı.
Para que un n´cleo estable pueda transformarse en un cristal
u
debe alcanzar un tama˜o cr´
n ıtico.
Una agrupaci´n de ´tomos enlazados entre s´ con un tama˜o
o a ı n
menor al cr´ıtico, se llama embri´n. o
Y cuando es mayor al tama˜o cr´
n ıtico, se llama n´cleo.
u
A causa de su inestabilidad los embriones se forman y se
redisuelven constantemente en el metal fundido, debido a la
agitaci´n de los ´tomos.
o a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

13. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n homog´nea
o e
M´ximos subenfriamientos para algunos metales
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

14. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Energ´ que participan en la nucleaci´n homog´nea
ıas o e
Deben considerarse dos tipos de cambios de energ´
ıa:
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

15. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Energ´ que participan en la nucleaci´n homog´nea
ıas o e
Deben considerarse dos tipos de cambios de energ´
ıa:
1 La energ´ libre de volumen liberada por la transformaci´n de
ıa o
l´
ıquido a s´lido.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

16. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Energ´ que participan en la nucleaci´n homog´nea
ıas o e
Deben considerarse dos tipos de cambios de energ´
ıa:
1 La energ´ libre de volumen liberada por la transformaci´n de
ıa o
l´
ıquido a s´lido.
o
2 La energ´ libre de superficie necesaria para formar las nuevas
ıa
superficies s´lidas de las part´
o ıculas solidificadas.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

17. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Energ´ que participan en la nucleaci´n homog´nea
ıas o e
3
∆Gr = πr 3 ∆Gv + 4πr 2 γ
4
r = radio del embrion
γ = energia libre de superficie espec´
ıfica
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

18. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Energ´ que participan en la nucleaci´n homog´nea
ıas o e
ıtico r ∗
Radio cr´
d∆GT d 3 3
= πr ∆Gv + 4πr 2 γ = 0
dr dr 4
12 ∗2
πr ∆Gv + 8πr ∗ γ = 0
3
2γ
r∗ = −
∆Gv
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

19. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Energ´ que participan en la nucleaci´n homog´nea
ıas o e
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆Hf = calor latente de fusion
∆T = cantidad de subenfriamiento
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

20. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
Calcule el radio cr´
ıtico (cm) de un n´cleo homog´neo que se forma
u e
al solidificarse cobre puro l´
ıquido. Considere ∆T = 0.2Tm . Y
calcule el n´mero de ´tomos en el n´cleo de tama˜o cr´
u a u n ıtico a esta
temperatura de subenfriamiento.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

21. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

22. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

23. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆T = 0.2Tm = (0.2 × 1356K ) = 271K
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

24. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆T = 0.2Tm = (0.2 × 1356K ) = 271K
2(177 × 10−7 J/cm2 )(1356K )
r∗ = = 9.70 × 10−8 cm
(1856J/cm3 )(271K )
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

25. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆T = 0.2Tm = (0.2 × 1356K ) = 271K
2(177 × 10−7 J/cm2 )(1356K )
r∗ = = 9.70 × 10−8 cm
(1856J/cm3 )(271K )
4
Volumen radio critico = πr ∗3 = 3.82 × 10−21 cm3
3
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

26. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆T = 0.2Tm = (0.2 × 1356K ) = 271K
2(177 × 10−7 J/cm2 )(1356K )
r∗ = = 9.70 × 10−8 cm
(1856J/cm3 )(271K )
4
Volumen radio critico = πr ∗3 = 3.82 × 10−21 cm3
3
Volumen celda unitaria (a = 0.361nm) = a3 = 4.70 × 10−23 cm3
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

27. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆T = 0.2Tm = (0.2 × 1356K ) = 271K
2(177 × 10−7 J/cm2 )(1356K )
r∗ = = 9.70 × 10−8 cm
(1856J/cm3 )(271K )
4
Volumen radio critico = πr ∗3 = 3.82 × 10−21 cm3
3
Volumen celda unitaria (a = 0.361nm) = a3 = 4.70 × 10−23 cm3
a3
Volumen/atomo = = 1.175 × 10−23 cm3 (FCC )
4
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

28. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
´
SOLUCION:
2γTm
r∗ =
∆Hf ∆T
∆T = 0.2Tm = (0.2 × 1356K ) = 271K
2(177 × 10−7 J/cm2 )(1356K )
r∗ = = 9.70 × 10−8 cm
(1856J/cm3 )(271K )
4
Volumen radio critico = πr ∗3 = 3.82 × 10−21 cm3
3
Volumen celda unitaria (a = 0.361nm) = a3 = 4.70 × 10−23 cm3
a3
Volumen/atomo = = 1.175 × 10−23 cm3 (FCC )
4
Volumen del nucleo 3.82 × 10−21 cm3
= = 325 atomos
Volumen/atomo 1.175 × 10−23 cm3
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

29. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n heterog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido sobre la superficie del recipiente que
lo contiene, las impurezas insolubles u otros materiales
estructurales disminuyen la energ´ libre necesaria para formar
ıa
un n´cleo estable.
u
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

30. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n heterog´nea
o e
Tiene lugar en el l´
ıquido sobre la superficie del recipiente que
lo contiene, las impurezas insolubles u otros materiales
estructurales disminuyen la energ´ libre necesaria para formar
ıa
un n´cleo estable.
u
Dado que en las operaciones de fundici´n industrial no se
o
producen grandes subenfriamientos, nor-
malmente var´ entre 0.1 y 10o C, la nucleaci´n es heterog´nea.
ıan o e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

31. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n heterog´nea
o e
Tiene lugar en el l´ıquido sobre la superficie del recipiente que
lo contiene, las impurezas insolubles u otros materiales
estructurales disminuyen la energ´ libre necesaria para formar
ıa
un n´cleo estable.
u
Dado que en las operaciones de fundici´n industrial no se
o
producen grandes subenfriamientos, normalmente var´ entreıan
0.1 y 10o C, la nucleaci´n es heterog´nea.
o e
La energ´ de nucleaci´n ocurre sobre el agente de nucleaci´n
ıa o o
porque la energ´ superficial para formar el n´cleo estable es
ıa u
inferior a que si el n´cleo se formara en el propio l´
u ıquido puro.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

32. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n heterog´nea
o e
Tiene lugar en el l´ıquido sobre la superficie del recipiente que
lo contiene, las impurezas insolubles u otros materiales
estructurales disminuyen la energ´ libre necesaria para formar
ıa
un n´cleo estable.
u
Dado que en las operaciones de fundici´n industrial no se
o
producen grandes subenfriamientos, normalmente var´ entreıan
0.1 y 10o C, la nucleaci´n es heterog´nea.
o e
La energ´ de nucleaci´n ocurre sobre el agente de nucleaci´n
ıa o o
porque la energ´ superficial para formar el n´cleo estable es
ıa u
inferior a que si el n´cleo se formara en el propio l´
u ıquido puro.
Al ser menor la energ´ superficial para nucleaci´n
ıa o
heterog´nea, el cambio de energ´ libre total para la formaci´n
e ıa o
del n´cleo estable deber´ ser tambi´n menor y tambi´n
u a e e
ser´ menor el tama˜o del n´cleo cr´
a n u ıtico.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

33. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Nucleaci´n heterog´nea
o e
Tiene lugar en el l´ıquido sobre la superficie del recipiente que
lo contiene, las impurezas insolubles u otros materiales
estructurales disminuyen la energ´ libre necesaria para formar
ıa
un n´cleo estable.
u
Dado que en las operaciones de fundici´n industrial no se
o
producen grandes subenfriamientos, normalmente var´ entreıan
0.1 y 10o C, la nucleaci´n es heterog´nea.
o e
La energ´ de nucleaci´n ocurre sobre el agente de nucleaci´n
ıa o o
porque la energ´ superficial para formar el n´cleo estable es
ıa u
inferior a que si el n´cleo se formara en el propio l´
u ıquido puro.
Al ser menor la energ´ superficial para nucleaci´n
ıa o
heterog´nea, el cambio de energ´ libre total para la formaci´n
e ıa o
del n´cleo estable deber´ ser tambi´n menor y tambi´n
u a e e
ser´ menor el tama˜o del n´cleo cr´
a n u ıtico.
Se requiere menor subenfriamiento para producir un n´cleo u
estable por nucleaci´n heterog´nea.
o e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

34. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Formaci´n de estructura granular
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

35. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Formaci´n de estructura granular
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

36. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Solidificaci´n de monocristales
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

37. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Una aleaci´n met´lica (aleaci´n) es una mezcla de dos o m´s
o a o a
metales o de un metal y un no metal.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

38. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Una aleaci´n met´lica (aleaci´n) es una mezcla de dos o m´s
o a o a
metales o de un metal y un no metal.
El tipo m´s sencillo de una aleaci´n es la soluci´n s´lida.
a o o o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

39. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Una aleaci´n met´lica (aleaci´n) es una mezcla de dos o m´s
o a o a
metales o de un metal y un no metal.
El tipo m´s sencillo de una aleaci´n es la soluci´n s´lida.
a o o o
Una soluci´n s´lida es un s´lido que consta de dos o m´s
o o o a
elementos que est´n dispersos at´micamente y forman una
a o
estructura de una sola fase.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

40. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Una aleaci´n met´lica (aleaci´n) es una mezcla de dos o m´s
o a o a
metales o de un metal y un no metal.
El tipo m´s sencillo de una aleaci´n es la soluci´n s´lida.
a o o o
Una soluci´n s´lida es un s´lido que consta de dos o m´s
o o o a
elementos que est´n dispersos at´micamente y forman una
a o
estructura de una sola fase.
En general, hay dos tipos de soluciones s´lidas sustitucionales
o
e intersticiales.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

41. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

42. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

43. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Las siguientes condiciones que favorecen una gran solubilidad
de un elemento en otro:
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

44. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Las siguientes condiciones que favorecen una gran solubilidad
de un elemento en otro:
1 Los di´metros de los ´tomos de los elementos no deben
a a
interferir mucho m´s de aproximadamente 15 %.
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

45. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Las siguientes condiciones que favorecen una gran solubilidad
de un elemento en otro:
1 Los di´metros de los ´tomos de los elementos no deben
a a
interferir mucho m´s de aproximadamente 15 %.
a
2 Las estructuras cristalinas de los elementos tienen que ser las
mismas.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

46. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Las siguientes condiciones que favorecen una gran solubilidad
de un elemento en otro:
1 Los di´metros de los ´tomos de los elementos no deben
a a
interferir mucho m´s de aproximadamente 15 %.
a
2 Las estructuras cristalinas de los elementos tienen que ser las
mismas.
3 No debe haber diferencias apreciables en las
electronegatividades de los dos elementos para evitar que
formen compuestos.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

47. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Las siguientes condiciones que favorecen una gran solubilidad
de un elemento en otro:
1 Los di´metros de los ´tomos de los elementos no deben
a a
interferir mucho m´s de aproximadamente 15 %.
a
2 Las estructuras cristalinas de los elementos tienen que ser las
mismas.
3 No debe haber diferencias apreciables en las
electronegatividades de los dos elementos para evitar que
formen compuestos.
4 Los dos elementos deben tener la misma valencia.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

48. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
La fracci´n de ´tomos de un elemento que pueden disolverse
o a
en otro puede variar (1 % - 100 %).
Las siguientes condiciones que favorecen una gran solubilidad
de un elemento en otro:
1 Los di´metros de los ´tomos de los elementos no deben
a a
interferir mucho m´s de aproximadamente 15 %.
a
2 Las estructuras cristalinas de los elementos tienen que ser las
mismas.
3 No debe haber diferencias apreciables en las
electronegatividades de los dos elementos para evitar que
formen compuestos.
4 Los dos elementos deben tener la misma valencia.
Si los di´metros at´micos de los dos elementos que forman las
a o
soluci´n s´lida son diferentes, provocar´n una distorsi´n en la
o o a o
red cristalina.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

49. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
Dado que la red at´mica cristalina puede soportar tan s´lo
o o
una cantidad limitada de expansi´n o contracci´n, existe un
o o
l´
ımite en la diferencia de los di´metros at´micos en el que la
a o
soluci´n s´lida puede mantener su estructura.
o o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

50. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
Dado que la red at´mica cristalina puede soportar tan s´lo
o o
una cantidad limitada de expansi´n o contracci´n, existe un
o o
l´
ımite en la diferencia de los di´metros at´micos en el que la
a o
soluci´n s´lida puede mantener su estructura.
o o
Cuando los di´metros at´micos difieren m´s del 15 % se hace
a o a
desfavorable para que se d´ una gran solubilidad en estado
e
s´lido.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

51. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
Dado que la red at´mica cristalina puede soportar tan s´lo
o o
una cantidad limitada de expansi´n o contracci´n, existe un
o o
l´
ımite en la diferencia de los di´metros at´micos en el que la
a o
soluci´n s´lida puede mantener su estructura.
o o
Cuando los di´metros at´micos difieren m´s del 15 % se hace
a o a
desfavorable para que se d´ una gran solubilidad en estado
e
s´lido.
o
Para que los elementos tengan una solubilidad total en estado
s´lido en todas las proporciones, deben tener la misma
o
estructura cristalina.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

52. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
Dado que la red at´mica cristalina puede soportar tan s´lo
o o
una cantidad limitada de expansi´n o contracci´n, existe un
o o
l´
ımite en la diferencia de los di´metros at´micos en el que la
a o
soluci´n s´lida puede mantener su estructura.
o o
Cuando los di´metros at´micos difieren m´s del 15 % se hace
a o a
desfavorable para que se d´ una gran solubilidad en estado
e
s´lido.
o
Para que los elementos tengan una solubilidad total en estado
s´lido en todas las proporciones, deben tener la misma
o
estructura cristalina.
Si hay una gran diferencia entre electronegatividades se
formar´ un compuesto.
ıa
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

53. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas sustitucionales
o
Dado que la red at´mica cristalina puede soportar tan s´lo
o o
una cantidad limitada de expansi´n o contracci´n, existe un
o o
l´
ımite en la diferencia de los di´metros at´micos en el que la
a o
soluci´n s´lida puede mantener su estructura.
o o
Cuando los di´metros at´micos difieren m´s del 15 % se hace
a o a
desfavorable para que se d´ una gran solubilidad en estado
e
s´lido.
o
Para que los elementos tengan una solubilidad total en estado
s´lido en todas las proporciones, deben tener la misma
o
estructura cristalina.
Si hay una gran diferencia entre electronegatividades se
formar´ un compuesto.
ıa
Si tienen la misma valencia se favorece la solubilidad en
estado s´lido.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

54. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Soluciones s´lidas intersticiales
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

55. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
Calcule el radio del mayor hueco intersticial en la red FCC del
hierro γ, sabiendo que el radio at´mico del hierro es de 0.129 nm
o
en la estructura FCC, y los mayores huecos intersticiales se
encuentran en las posiciones (1/2,0,0), (0,1/2,0), (0,0,1/2), ...
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

56. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
2R + 2r = a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

57. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
2R + 2r = a
a 2 a a2
(2R)2 = ( ) + ( )2 =
2 2 2
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

58. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
2R + 2r = a
a a a2
(2R)2 = ( )2 + ( )2 =
2 2 2
a
2R = √
2
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

59. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
2R + 2r = a
a a a2
(2R)2 = ( )2 + ( )2 =
2 2 2
a
2R = √
2
√
2R + 2r = 2 2R
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

60. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
2R + 2r = a
a a a2
(2R)2 = ( )2 + ( )2 =
2 2 2
a
2R = √
2
√
2R + 2r = 2 2R
√
r = ( 2 − 1)R = 0.414R
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

61. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Problema
2R + 2r = a
a a a2
(2R)2 = ( )2 + ( )2 =
2 2 2
a
2R = √
2
√
2R + 2r = 2 2R
√
r = ( 2 − 1)R = 0.414R
r = 0.053 nm
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

62. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
No existen redes cristalinas perfectas pues contienen varios
tipos de defectos.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

63. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
No existen redes cristalinas perfectas pues contienen varios
tipos de defectos.
Las imperfecciones en la red cristalina se clasifican:
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

64. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
No existen redes cristalinas perfectas pues contienen varios
tipos de defectos.
Las imperfecciones en la red cristalina se clasifican:
1 Defectos puntuales o de dimensi´n 0.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

65. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
No existen redes cristalinas perfectas pues contienen varios
tipos de defectos.
Las imperfecciones en la red cristalina se clasifican:
1 Defectos puntuales o de dimensi´n 0.
o
2 Defectos de l´
ınea o de una dimensi´n (dislocaciones).
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

66. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
No existen redes cristalinas perfectas pues contienen varios
tipos de defectos.
Las imperfecciones en la red cristalina se clasifican:
1 Defectos puntuales o de dimensi´n 0.
o
2 Defectos de l´
ınea o de una dimensi´n (dislocaciones).
o
3 Defectos planares.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

67. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
No existen redes cristalinas perfectas pues contienen varios
tipos de defectos.
Las imperfecciones en la red cristalina se clasifican:
1 Defectos puntuales o de dimensi´n 0.
o
2 Defectos de l´
ınea o de una dimensi´n (dislocaciones).
o
3 Defectos planares.
4 Defectos macrosc´picos tridimensionales.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

68. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las vacantes se producen durante la solidificaci´n como
o
resultado de perturbaciones locales durante el crecimiento de
cristales, o por las reordenaciones at´micas en un cristal ya
o
existente debido al movimiento de los ´tomos.
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

69. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las concentraciones de vacantes en el equilibrio, raramente
excede de aproximadamente 1 ´tomo en 10,000.
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

70. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las concentraciones de vacantes en el equilibrio, raramente
excede de aproximadamente 1 ´tomo en 10,000.
a
Las vacantes en los metales, son defectos en equilibrio y su
energ´ de formaci´n es aproximadamente de 1 eV.
ıa o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

71. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las concentraciones de vacantes en el equilibrio, raramente
excede de aproximadamente 1 ´tomo en 10,000.
a
Las vacantes en los metales, son defectos en equilibrio y su
energ´ de formaci´n es aproximadamente de 1 eV.
ıa o
En los metales pueden introducirse vacantes adicionales
durante la deformaci´n pl´stica.
o a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

72. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las concentraciones de vacantes en el equilibrio, raramente
excede de aproximadamente 1 ´tomo en 10,000.
a
Las vacantes en los metales, son defectos en equilibrio y su
energ´ de formaci´n es aproximadamente de 1 eV.
ıa o
En los metales pueden introducirse vacantes adicionales
durante la deformaci´n pl´stica.
o a
Por enfriamiento r´pido desde elevadas a bajas temperaturas.
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

73. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las concentraciones de vacantes en el equilibrio, raramente
excede de aproximadamente 1 ´tomo en 10,000.
a
Las vacantes en los metales, son defectos en equilibrio y su
energ´ de formaci´n es aproximadamente de 1 eV.
ıa o
En los metales pueden introducirse vacantes adicionales
durante la deformaci´n pl´stica.
o a
Por enfriamiento r´pido desde elevadas a bajas temperaturas.
a
Y por bombardeo con part´
ıculas de alta energ´ como son los
ıa,
neutrones.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

74. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las vacantes que no est´n en equilibrio tienden a formar
a
aglomerados, formando divacantes o trivacantes.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

75. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las vacantes que no est´n en equilibrio tienden a formar
a
aglomerados, formando divacantes o trivacantes.
Las vacantes pueden moverse intercambiando su posici´n con
o
sus vecinos.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

76. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las vacantes que no est´n en equilibrio tienden a formar
a
aglomerados, formando divacantes o trivacantes.
Las vacantes pueden moverse intercambiando su posici´n con
o
sus vecinos.
Se da la migraci´n o difusi´n de ´tomos en estado s´lido, a
o o a o
temperaturas elevadas donde la movilidad de los ´tomos es
a
mayor.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

77. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las vacantes que no est´n en equilibrio tienden a formar
a
aglomerados, formando divacantes o trivacantes.
Las vacantes pueden moverse intercambiando su posici´n con
o
sus vecinos.
Se da la migraci´n o difusi´n de ´tomos en estado s´lido, a
o o a o
temperaturas elevadas donde la movilidad de los ´tomos es
a
mayor.
Cuando los ´tomos de un cristal pueden ocupar un hueco
a
intersticial entre los ´tomos de su entorno que ocupan
a
posiciones at´micas, se conoce como defecto autointersticial
o
o intersticialidad.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

78. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Las vacantes que no est´n en equilibrio tienden a formar
a
aglomerados, formando divacantes o trivacantes.
Las vacantes pueden moverse intercambiando su posici´n con
o
sus vecinos.
Se da la migraci´n o difusi´n de ´tomos en estado s´lido, a
o o a o
temperaturas elevadas donde la movilidad de los ´tomos es
a
mayor.
Cuando los ´tomos de un cristal pueden ocupar un hueco
a
intersticial entre los ´tomos de su entorno que ocupan
a
posiciones at´micas, se conoce como defecto autointersticial
o
o intersticialidad.
Estos defectos se pueden introducir en la estructura por
irradiaci´n.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

79. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
En cristales i´nicos los defectos deben mantener la neutralidad
o
el´ctrica.
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

80. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
En cristales i´nicos los defectos deben mantener la neutralidad
o
el´ctrica.
e
Cuando dos iones de carga opuesta faltan, se crea una
divacante ani´nica-cati´nica que se conoce como defecto de
o o
Schottky.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

81. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
En cristales i´nicos los defectos deben mantener la neutralidad
o
el´ctrica.
e
Cuando dos iones de carga opuesta faltan, se crea una
divacante ani´nica-cati´nica que se conoce como defecto de
o o
Schottky.
Si un cati´n se mueve a un hueco intersticial del cristal i´nico,
o o
se crea una vacante cati´nica en la posici´n inicial del cati´n.
o o o
Este se conoce como defecto de Frenkel.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

82. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
En cristales i´nicos los defectos deben mantener la neutralidad
o
el´ctrica.
e
Cuando dos iones de carga opuesta faltan, se crea una
divacante ani´nica-cati´nica que se conoce como defecto de
o o
Schottky.
Si un cati´n se mueve a un hueco intersticial del cristal i´nico,
o o
se crea una vacante cati´nica en la posici´n inicial del cati´n.
o o o
Este se conoce como defecto de Frenkel.
La presencia de estos defectos aumenta su conductividad
el´ctrica.
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

83. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

84. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Los ´tomos de impurezas de tipo sustitucional o intersticial
a
son tambi´n defectos puntuales.
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

85. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Los ´tomos de impurezas de tipo sustitucional o intersticial
a
son tambi´n defectos puntuales.
e
Se pueden presentar en cristales con enlaces met´licos o
a
covalentes.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

86. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos puntuales
Los ´tomos de impurezas de tipo sustitucional o intersticial
a
son tambi´n defectos puntuales.
e
Se pueden presentar en cristales con enlaces met´licos o
a
covalentes.
Cantidades peque˜as de impurezas at´micas sustitucionales
n o
en silicio puro, afecta en la conductividad el´ctrica para su uso
e
en dispositivos electr´nicos.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

87. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Son defectos que provocan una distorsi´n de la red centrada
o
en torno a una l´
ınea.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

88. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Son defectos que provocan una distorsi´n de la red centrada
o
en torno a una l´
ınea.
Se pueden formar en la deformaci´n pl´stica o permanente de
o a
los s´lidos cristalinos.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

89. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Son defectos que provocan una distorsi´n de la red centrada
o
en torno a una l´
ınea.
Se pueden formar en la deformaci´n pl´stica o permanente de
o a
los s´lidos cristalinos.
o
Por condensaci´n de vacantes.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

90. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Son defectos que provocan una distorsi´n de la red centrada
o
en torno a una l´
ınea.
Se pueden formar en la deformaci´n pl´stica o permanente de
o a
los s´lidos cristalinos.
o
Por condensaci´n de vacantes.
o
Y por desajuste at´mico en las disoluciones s´lidas.
o o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

91. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Son defectos que provocan una distorsi´n de la red centrada
o
en torno a una l´
ınea.
Se pueden formar en la deformaci´n pl´stica o permanente de
o a
los s´lidos cristalinos.
o
Por condensaci´n de vacantes.
o
Y por desajuste at´mico en las disoluciones s´lidas.
o o
Las dos principales dislocaciones son del tipo aristas y las de
tipo helicoidal.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

92. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Son defectos que provocan una distorsi´n de la red centrada
o
en torno a una l´
ınea.
Se pueden formar en la deformaci´n pl´stica o permanente de
o a
los s´lidos cristalinos.
o
Por condensaci´n de vacantes.
o
Y por desajuste at´mico en las disoluciones s´lidas.
o o
Las dos principales dislocaciones son del tipo aristas y las de
tipo helicoidal.
La combinaci´n de estas forma la dislocaci´n mixta.
o o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

93. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

94. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La distancia del desplazamiento de los ´tomos alrededor de las
a
dislocaci´n se llama vector de Burgers b y es perpendicular a
o
la l´
ınea de dislocaci´n de arista.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

95. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La distancia del desplazamiento de los ´tomos alrededor de las
a
dislocaci´n se llama vector de Burgers b y es perpendicular a
o
la l´
ınea de dislocaci´n de arista.
o
Estos son defectos de no equilibrio y almacenan energ´ en la
ıa
regi´n distorsionada de la red cristalina alrededor de la
o
dislocaci´n.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

96. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La distancia del desplazamiento de los ´tomos alrededor de las
a
dislocaci´n se llama vector de Burgers b y es perpendicular a
o
la l´
ınea de dislocaci´n de arista.
o
Estos son defectos de no equilibrio y almacenan energ´ en la
ıa
regi´n distorsionada de la red cristalina alrededor de la
o
dislocaci´n.
o
La dislocaci´n de la arista presenta una regi´n de compresi´n
o o o
o tensi´n donde se encuentra el medio plano adicional y una
o
regi´n de esfuerzo a la tensi´n debajo del medio plano
o o
adicional de ´tomos.
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

97. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

98. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La dislocaci´n helicoidal puede formarse en un cristal perfecto
o
aplicando esfuerzo cortante hacia arriba y hacia abajo en las
regiones del cristal perfecto que han sido separados por un
plano cortante.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

99. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La dislocaci´n helicoidal puede formarse en un cristal perfecto
o
aplicando esfuerzo cortante hacia arriba y hacia abajo en las
regiones del cristal perfecto que han sido separados por un
plano cortante.
Estos esfuerzos forman una rampa de espiral de ´tomos
a
distorsionados o dislocaci´n helicoidal.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

100. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La dislocaci´n helicoidal puede formarse en un cristal perfecto
o
aplicando esfuerzo cortante hacia arriba y hacia abajo en las
regiones del cristal perfecto que han sido separados por un
plano cortante.
Estos esfuerzos forman una rampa de espiral de ´tomos
a
distorsionados o dislocaci´n helicoidal.
o
Se crea una regi´n de esfuerzo cortante alrededor de la
o
dislocaci´n helicoidal en la que almacena energ´
o ıa.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

101. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La dislocaci´n helicoidal puede formarse en un cristal perfecto
o
aplicando esfuerzo cortante hacia arriba y hacia abajo en las
regiones del cristal perfecto que han sido separados por un
plano cortante.
Estos esfuerzos forman una rampa de espiral de ´tomos
a
distorsionados o dislocaci´n helicoidal.
o
Se crea una regi´n de esfuerzo cortante alrededor de la
o
dislocaci´n helicoidal en la que almacena energ´
o ıa.
El vector de Burgers es paralelo a la l´
ınea de dislocaci´n.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

102. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

103. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos lineales (dislocaciones)
La mayor´ de las dislocaciones en los cristales son de tipo
ıa
mixto.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

104. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
La superficie externa de cualquier material es el tipo m´s
a
com´n de defecto planar.
u
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

105. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
La superficie externa de cualquier material es el tipo m´s
a
com´n de defecto planar.
u
Las superficies externas se consideran defectos debido a que
los ´tomos de la superficie est´n enlazados a otros ´tomos
a a a
s´lo por un lado.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

106. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
La superficie externa de cualquier material es el tipo m´s
a
com´n de defecto planar.
u
Las superficies externas se consideran defectos debido a que
los ´tomos de la superficie est´n enlazados a otros ´tomos
a a a
s´lo por un lado.
o
Los ´tomos de la superficie tienen un menor n´mero de
a u
vecinos.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

107. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
La superficie externa de cualquier material es el tipo m´s
a
com´n de defecto planar.
u
Las superficies externas se consideran defectos debido a que
los ´tomos de la superficie est´n enlazados a otros ´tomos
a a a
s´lo por un lado.
o
Los ´tomos de la superficie tienen un menor n´mero de
a u
vecinos.
Estos ´tomos tienen mayor estado de energ´ en comparaci´n
a ıa o
con los ´tomos situados en el centro.
a
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

108. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
La superficie externa de cualquier material es el tipo m´s
a
com´n de defecto planar.
u
Las superficies externas se consideran defectos debido a que
los ´tomos de la superficie est´n enlazados a otros ´tomos
a a a
s´lo por un lado.
o
Los ´tomos de la superficie tienen un menor n´mero de
a u
vecinos.
Estos ´tomos tienen mayor estado de energ´ en comparaci´n
a ıa o
con los ´tomos situados en el centro.
a
Esta mayor energ´ asociada hace a la superficie susceptible a
ıa
la erosi´n y a reaccionar con elementos en el ambiente.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

109. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Los l´
ımites de grano son los defectos de superficie en los
materiales policristalinos que separan a los granos (cristales)
de diferentes orientaciones.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

110. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Los l´
ımites de grano son los defectos de superficie en los
materiales policristalinos que separan a los granos (cristales)
de diferentes orientaciones.
La forma de los l´
ımites de grano est´ determinado por la
a
restricci´n impuesta por el crecimiento de los granos vecinos.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

111. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
El ordenamiento at´mico en los l´
o ımites de grano es menor que
en los granos debido a esa falta del orden.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

112. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
El ordenamiento at´mico en los l´
o ımites de grano es menor que
en los granos debido a esa falta del orden.
Los l´
ımites de grano tienen tambi´n ´tomos en posiciones
e a
presionadas.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

113. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
El ordenamiento at´mico en los l´
o ımites de grano es menor que
en los granos debido a esa falta del orden.
Los l´
ımites de grano tienen tambi´n ´tomos en posiciones
e a
presionadas.
Lo que provoca un aumento de energ´ en la regi´n del l´
ıa o ımite
de grano.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

114. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
El ordenamiento at´mico en los l´
o ımites de grano es menor que
en los granos debido a esa falta del orden.
Los l´
ımites de grano tienen tambi´n ´tomos en posiciones
e a
presionadas.
Lo que provoca un aumento de energ´ en la regi´n del l´
ıa o ımite
de grano.
´
Estas se convertir´ en una regi´n m´s favorable para la
ıan o a
nucleaci´n y el crecimiento de precipitaciones.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

115. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
El ordenamiento at´mico en los l´
o ımites de grano es menor que
en los granos debido a esa falta del orden.
Los l´
ımites de grano tienen tambi´n ´tomos en posiciones
e a
presionadas.
Lo que provoca un aumento de energ´ en la regi´n del l´
ıa o ımite
de grano.
´
Estas se convertir´ en una regi´n m´s favorable para la
ıan o a
nucleaci´n y el crecimiento de precipitaciones.
o
A temperatura ordinaria, los l´
ımites de grano disminuyen la
plasticidad dificultando el movimiento de dislocaci´n en la
o
regi´n del l´
o ımite de grano.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

116. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Las maclas o bordes de maclas son otro ejemplo de un defecto
bidimensional.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

117. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Las maclas o bordes de maclas son otro ejemplo de un defecto
bidimensional.
Una macla es una regi´n en la que existe una imagen de
o
espejo de la estructura a trav´s de un plano o un borde.
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

118. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Las maclas o bordes de maclas son otro ejemplo de un defecto
bidimensional.
Una macla es una regi´n en la que existe una imagen de
o
espejo de la estructura a trav´s de un plano o un borde.
e
Los bordes gemelos se forman cuando un material se deforma
permanentemente o de manera pl´stica (macla de
a
deformaci´n).
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

119. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Las maclas o bordes de maclas son otro ejemplo de un defecto
bidimensional.
Una macla es una regi´n en la que existe una imagen de
o
espejo de la estructura a trav´s de un plano o un borde.
e
Los bordes gemelos se forman cuando un material se deforma
permanentemente o de manera pl´stica (macla de
a
deformaci´n).
o
Pueden aparecer durante el proceso de recristalizaci´n en el
o
que los ´tomos se vuelven a situar en un cristal deformado
a
(macla de templado), ocurre en algunas estructuras FCC.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

120. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Las maclas o bordes de maclas son otro ejemplo de un defecto
bidimensional.
Una macla es una regi´n en la que existe una imagen de
o
espejo de la estructura a trav´s de un plano o un borde.
e
Los bordes gemelos se forman cuando un material se deforma
permanentemente o de manera pl´stica (macla de
a
deformaci´n).
o
Pueden aparecer durante el proceso de recristalizaci´n en el
o
que los ´tomos se vuelven a situar en un cristal deformado
a
(macla de templado), ocurre en algunas estructuras FCC.
Los bordes gemelos tienden a reforzar a un material.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

121. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

122. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
L´
ımite de inclinaci´n en ´ngulo agudo.
o a
Son regiones de alta energ´ debido a las distorsiones locales de la
ıa
red y tienden a endurecer a un metal.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

123. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Se tiene una secuencia de apilamiento ABACAB...
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

124. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Se tiene una secuencia de apilamiento ABACAB...
Durante el crecimiento de un material cristalino, en el colapso
de un grupo de ´tomos vacante, o en un interacci´n de
a o
dislocaciones, pueden faltar uno o m´s planos de apilamiento.
a
Esto se conoce como falla de apilamiento.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

125. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Se tiene una secuencia de apilamiento ABACAB...
Durante el crecimiento de un material cristalino, en el colapso
de un grupo de ´tomos vacante, o en un interacci´n de
a o
dislocaciones, pueden faltar uno o m´s planos de apilamiento.
a
Esto se conoce como falla de apilamiento.
Las fallas de apilamiento se destacan as´
ı:
ABCABAACBCBA...
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

126. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Se tiene una secuencia de apilamiento ABACAB...
Durante el crecimiento de un material cristalino, en el colapso
de un grupo de ´tomos vacante, o en un interacci´n de
a o
dislocaciones, pueden faltar uno o m´s planos de apilamiento.
a
Esto se conoce como falla de apilamiento.
Las fallas de apilamiento se destacan as´
ı:
ABCABAACBCBA...
Estas fallas son t´
ıpicas en los cristales FCC y HCP.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

127. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos Planares
Se tiene una secuencia de apilamiento ABACAB...
Durante el crecimiento de un material cristalino, en el colapso
de un grupo de ´tomos vacante, o en un interacci´n de
a o
dislocaciones, pueden faltar uno o m´s planos de apilamiento.
a
Esto se conoce como falla de apilamiento.
Las fallas de apilamiento se destacan as´
ı:
ABCABAACBCBA...
Estas fallas son t´
ıpicas en los cristales FCC y HCP.
Las fallas de apilamiento endurecen al material.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

128. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Se forman cuando un grupo de ´tomos o de defectos
a
puntuales se unen para formar un vac´ tridimensional o poro.
ıo
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

129. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Se forman cuando un grupo de ´tomos o de defectos
a
puntuales se unen para formar un vac´ tridimensional o poro.
ıo
De manera inversa, un grupo de ´tomos de alguna impureza
a
puede unirse para formar un precipitado tridimensional.
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

130. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Se forman cuando un grupo de ´tomos o de defectos
a
puntuales se unen para formar un vac´ tridimensional o poro.
ıo
De manera inversa, un grupo de ´tomos de alguna impureza
a
puede unirse para formar un precipitado tridimensional.
Los defectos tienen un efecto o influencia considerable en el
comportamiento y desempe˜o de un material.
n
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

131. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Se forman cuando un grupo de ´tomos o de defectos
a
puntuales se unen para formar un vac´ tridimensional o poro.
ıo
De manera inversa, un grupo de ´tomos de alguna impureza
a
puede unirse para formar un precipitado tridimensional.
Los defectos tienen un efecto o influencia considerable en el
comportamiento y desempe˜o de un material.
n
El concepto de un defecto tridimensional puede ampliarse a
una regi´n amorfa dentro de un material policristalino.
o
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

132. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

133. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o

134. Solidificaci´n
o Soluciones s´lidas met´licas
o a Imperfecciones cristalinas
Defectos volum´tricos
e
Juan Jos´ Reyes Salgado
e
Solidificaci´n e imperfecciones cristalinas.
o