DEFECTOS LINEALES O DISLOCACIONES

DEFECTOS LINEALES O DISLOCACIONES
REALIZADO POR: Ana Noemi Casal Rodríguez
Los defectos lineales, que son unidimensionales, se denominan también dislocaciones y
dan lugar a una distorsión en la red centrada alrededor de una línea imaginaria. Se puede
entender una dislocación como la línea frontera que une en el interior de un cristal los
puntos atómicos con posición anormal. En ocasiones también se define como el límite
entre dos regiones una de las cuales se ha desplazado con respecto a la otra. Estos
defectos dan en metales, casi nunca en materiales iónicos y pueden generarse durante
los procesos de solidificación del sólido cristalino, como consecuencia de una
deformación plástica o permanente del cristal, por condensación de vacantes y por
desajustes atómicos en disoluciones sólidas.
El defecto lineal suele designarse por una “T invertida” (┴), que representa el borde de
un semiplano extra de átomos. Esta configuración conduce por sí misma a una
designación cuantitativa sencilla, el vector de Burgers, b. Este parámetro es
simplemente el vector desplazamiento necesario para cerrar un circuito realizado por
paso a paso alrededor del defecto. En el cristal perfecto, un circuito con m×n pasos
atómicos se cierra en el punto inicial. En la zona de la dislocación, el mismo circuito no
se cierra. El vector de cierre (b) representa la magnitud del defecto estructural. Esto lo
podemos ver en la siguiente figura:
Figura 1.Definición del vector burgers, b, en: (a) una estructura cristalina perfecta donde el circuito de
vectores se cierra en el punto de partida; (b) en una estructura cristalina con una dislocación de borde
donde en la zona de dislocación ese mismo circuito no cierra y es necesario un vector adicional, b; dicho
vector representa la magnitud de la dislocación y se observa que es perpendicular a la línea de
dislocación, t; (c) en una estructura cristalina con una dislocación de tornillo o helicoidal ; de nuevo en la
zona de la dislocación el circuito de vectores no cierra y es necesario el vector de burgers, que de nuevo
representa la magnitud de la dislocación; se observa que el vector burgers es perpendicular a la línea de
dislocación, t.
Se distinguen dos tipos: mixtas y puras (donde se incluyen las dislocaciones de cuña o
borde y las de tornillo o helicoidales):
 Puras
1. Dislocación de cuña, borde o arista.
Es un defecto lineal centrado alrededor de la línea definida por el extremo del semiplano
de átomos extra (Figura 2). Se representa por el símbolo ┴, o “te invertida”, haciendo
referencia al borde del semiplano extra. En esta posición se dice que la dislocación de
cuña es en sentido positivo o lo que es los mismo, el plano extra se ha insertado en la
parte superior del plano de corte. Para representar la situación opuesta, se emplea el
símbolo T (dislocación de cuña negativa).
La dislocación de cuña genera una zona de esfuerzos de compresión donde se encuentra
el semiplano extra de planos y una región de esfuerzos de tracción debajo de este
semiplano.
En la dislocación de cuña, el vector de Burgers el perpendicular a la línea de
dislocación.
Figura 2
2. Dislocación helicoidal o de tornillo.
Se puede formar en estructuras cristalinas perfectas por la acción de un esfuerzo
cortante o de cizalladura (tangencial) sobre una de las caras hasta el deslizamiento
parcial por un plano cortante (Figura 3). Ahora el reordenamiento atómico que se
produce alrededor de la línea de dislocación da lugar a una forma de tornillo o hélice, de
ahí el nombre que recibe esta dislocación. La red cristalina pasa de ser un conjunto
ordenado de planos, a presentar superficies helicoidales cuyo eje vertical es la
dislocación (apilamiento helicoidal de planos cristalinos en torno a la dislocación de
tornillo).
Se representa por el símbolo ⊗ cuando entra en el plano del papel, considerándose en
este caso positiva. En caso contrario se denota por el símbolo ‫סּ‬
Aquí el vector de Burgers o de desplazamiento es paralelo a la línea de dislocación.
Figura 3
 Mixtas
Los dos tipos de dislocaciones definidas anteriormente son formas límites. Las
dislocaciones que normalmente aparecen en los materiales reales son formas
intermedias entre estas dos extremas y reciben el nombre de dislocaciones mixtas. En
este caso, las dislocaciones tienen componentes de dislocaciones borde y tornillo. Se
muestra un ejemplo en la Figura 4. La línea de dislocación es de tipo tornillo puro
cuando entra en la estructura cristalina y de tipo borde puro cuando sale de ella. En el
interior de la estructura cristalina, la dislocación pasa a ser de tipo mixto, con
componentes de borde y de tornillo.
Por tanto, el vector de Burgers de la dislocación mixta no es ni perpendicular ni paralelo
a la línea de dislocación pero mantiene una orientación fija en el espacio, que es
compatible con las definiciones previas en las formas de dislocación de borde y de
dislocación helicoidal.
Figura 4

Medida de las dislocaciones
Virtualmente todos los materiales contienen algunas dislocaciones que son introducidas
durante la solidificación, la deformación plástica, o como consecuencia de tensiones
térmicas que resultan del enfriamiento rápido. La forma de indicar la cantidad de
dislocaciones que presenta un material es mediante la densidad de dislocaciones o
longitud total de dislocaciones por unidad de volumen, y se indica en unidades de
cm/cm3 o sencillamente por nº de dislocaciones por cm-2. Para un metal sin deformar
suele ser habitual una densidad de dislocación de 106 cm-2, duplicándose este número
para el metal deformado plásticamente (en torno a 1012 cm-2).
La visualización de las mismas se realiza por procesos de Microcalorimetría o
Microscopía electrónica de transmisión.
 Importancia de las dislocaciones
El proceso de deslizamiento de las dislocaciones es de especial importancia para
conocer el comportamiento mecánico de los metales.
En primera lugar, permite explicar el por qué el esfuerzo teórico necesario para
deformar plásticamente (o permanentemente) un material, es mucho mayor que el valor
necesario observado en la práctica. En efecto, el deslizamiento provocado por los
movimientos de las dislocaciones, provoca una mayor facilidad de ruptura de uniones
atómicas lo que implica una menor fuerza requerida para la deformación plástica del
metal. Por tanto, la presencia de dislocaciones, facilita la deformación plástica de un
metal y cuantos más sistemas de deslizamiento posea, mayor facilidad presentará.
En segundo lugar, el deslizamiento de las dislocaciones, confiere a un metal ductilidad,
propiedad relacionada con el mecanismo antes expuesto.
Por último, se puede aumentar la resistencia de un metal, controlando el movimiento de
sus dislocaciones. Un obstáculo introducido de forma voluntaria en el metal, impedirá
que las dislocaciones se deslicen, a menos que se aplique mayor fuerza de deformación,
lo que implica que el material sea más resistente. Las distintas formas de aumentar la
resistencia de los metales y sus aleaciones, se basan en este hecho, aumentar el número
de dislocaciones del material e impedir o anclar su deslizamiento.
BIBLIOGRAFÍA
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Autor: William D. Callister, Jr.
Año de publicación: 1995.
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 Ciencia de los materiales
Autores: Javier Fernández Carrasquilla y José Mª Lasheras Esteban.
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Editorial: Pearson Education.
 http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r5114.D
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 http://www.ceiiuneg2008.googlepages.com/TEMA4teoria.pdf