Este documento describe los diferentes tipos de imperfecciones en las estructuras cristalinas de los materiales, incluyendo defectos puntuales como vacancias, defectos intersticiales, defectos sustitucionales, defectos de Frenkel y defectos de Schottky. Los defectos puntuales involucran uno o dos átomos o iones y perturban el arreglo atómico aunque su efecto se siente a mayor distancia. Algunos defectos como las vacancias y los intersticiales afectan la velocidad de difusión en los materiales sól

1. Asignatura: Ciencia e Ingeniera de los Materiales
Nombre: Salvador JiménezDaza
Grupo: K22
Fecha: 10-febrero-2022
IMPERFECCIONES
DE LA RED
CRISTALINA

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Imperfecciones en los arreglos atómicos e iónicos
El arreglode losátomoso ionesenlosmaterialesde ingenieríacontiene imperfecciones
o defectos.Confrecuencia,estosdefectostienenunefectoprofundosobre laspropiedadesde los
materiales. En este capítulo se introducen los tres tipos básicos de imperfecciones: defectos
puntuales,defectoslineales(odislocaciones) ydefectossuperficiales.
Estasimperfeccionessolorepresentandefectosenodesviacionesdelosarreglosatómicosoiónicos
perfectosoidealesque se esperanenunaestructuracristalina.
Defectos puntuales
Los defectos puntuales son perturbaciones localizadas en los arreglos iónicos o atómicos de una
estructura cristalina que de otra manera sería perfecta. A pesar de que se les llama defectos
puntuales,laperturbaciónafectaunaregiónque involucravariosátomosoiones.
Estasimperfecciones,puedensergeneradasporel movimientodelosátomosoionescuandoganan
energíaal calentarse,durante el procesamientodel material oporla introducciónintencionalono
intencionalde impurezas.Porlogeneral,lasimpurezassonelementosocompuestosque contienen
materiasprimaso durante el procesamiento.
Por lo general, un defecto puntual involucra un átomo o ion, o un par de átomos o iones, y por lo
tanto es distinto de los defectos extendidos, como las dislocaciones o los límites de grano. Una
cuestiónimportanteacercade losdefectospuntualesesque,aunquelosdefectosaparecenenuno
o dos sitios,supresenciase “siente”adistanciasmuchomayoresenel material cristalino.
Tiposde Defectospuntuales
a) Vacancias: Se produce una vacancia cuando un átomo o un ion está ausente de su sitio
normal enla estructuracristalina.
Cuandolos átomoso ionesestánausentes(esdecir,cuandose presentanvacancias),aumenta
laaleatoriedadoentropíageneral del material,locual incrementalaestabilidadtermodinámica
de losmaterialescristalinos.Todoslosmaterialescristalinostienendefectosde vacancia.Éstos
se introducenenlosmetalesyaleacionesdurante la solidificación,aaltastemperaturas,ocomo
consecuencia del daño que produce la radiación. Las vacancias desempeñan una función
importante enladeterminacióndelavelocidadalacual losátomosoionesse muevenalrededor
de o se difundenenunmaterial sólido,especialmente enlosmetalespuros.

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b) Defectointersticial:Un defectointersticial se formacuandose insertaunátomoo ion
adicional enlaestructuracristalinaenunaposiciónporlogeneral desocupada.
Los átomos o iones intersticiales, aunque mucho menoresque los átomos o iones localizados
en los puntos de red, siguen siendo mayores que los sitios intersticiales que ocupan; en
consecuencia,laregióncristalinacircundante estácomprimidaydistorsionada.Confrecuencia,
los átomos intersticiales, como el hidrógeno, se presentan como impurezas, mientras que los
átomos de carbono se adicionande manera intencional al hierrocon el fi n de produciracero.
En concentraciones pequeñas, los átomos de carbono ocupan sitios intersticiales en la
estructuracristalinadel hierro,introduciendounesfuerzoalrededorde laregiónlocalizadadel
cristal. Como se puede observar, la introducción de átomos intersticiales es una manera
importante de incrementar la resistencia de los materiales metálicos. A diferencia de las
vacancias, una vez introducidos,el número de átomos o iones intersticiales en la estructura
permanece casi constante,apesarde que se modifiquelatemperatura.
c) DefectosSustitucionales:Se produce undefectosustitucional cuandose reemplazaun
átomoo unionpor un tipodistintode átomoo ion.
Los átomoso ionessustitucionales,que ocupanel sitiode rednormal,puedensermayoresque
losátomoso ionesnormalesde laestructuracristalina,encuyocasose reducenlos espaciados
interatómicoscircundantes,ose agrandan,loque provocaque losátomoscircundantestengan
espaciados interatómicos mayores. En cualquier caso, los defectos sustitucionalesalteran al
cristal circundante.De nuevo,el defectosustitucional puede introducirse comounaimpurezao
como una adición de aleación de manera deliberada y, una vez introducidos, el número de
defectosesrelativamente independiente de latemperatura.
Átomo
Sustitucional
Pequeño
Átomo
Sustitucional
Grande

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d) Defecto de Frenkel: Un defecto de Frenkel es un par de vacancia-intersticial formado
cuando un ion salta de un punto de red normal a un sitio intersticial y deja atrás una
vacancia.Aunque porlogeneral se asociacon losmaterialesiónicos,undefectode Frenkel
puede ocurrirenmetalesyenmaterialesenlazadosde maneracovalente.
e) Defecto de Schottky: Es exclusivo de los materiales iónicos y se encuentra de manera
común en muchos materiales cerámicos. Cuando las vacancias ocurren en un material
enlazado iónicamente, debe estar ausente un número estequiométrico de aniones y
cationesenlasposicionesatómicasregularesparaque se conserve laneutralidadeléctrica
BIBLIOGRAFÍA
Ciencia_e_ingenieria_de_materia_Askeland_7ed.pd
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