UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA FACULTAD DE INGENIERÍA Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] DEFECTOS CRISTALINOS Las estructuras cristalinas han sido descriptas como una formación ordenada y repetitiva de átomos en el espacio tridimensional. ¿La estructura cristalina es perfecta? Se ha demostrado que no lo es y que el grado de imperfecciones determina en gran medida las propiedades de metales y aleaciones reales. El concepto de red perfecta es útil para explicar aquellas propiedades insensibles a la estructura. Cuando se consideran aquellas propiedades sensibles a la estructura se hace necesario comprender cierto tipo de defectos cristalinos. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Propiedades Insensibles Sensibles Mecánicas Densidad Módulos elásticos Resistencia a la rotura Límite elástico Resistencia a la termofluencia Térmicas Expansión Térmica Punto de Fusión Conductividad Térmica Calor Específico Emisividad Eléctricas Potencial Electroquímico Propiedades Termoeléctricas Conductividad eléctrica Propiedad de semiconductores Magnéticas Propiedades para y diamagnéticas Propiedades ferromagnéticas Ópticas Reflectividad Nucleares Absorción de la radiación Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Conductividad eléctrica En los metales ésta es debida a los electrones libres (electrones de valencia) que pueden migrar a través del cristal. Simplificando (sin considerar la teoría cuántica) se puede suponer la nube de electrones con un movimiento al azar de alta velocidad. Cuando se aplica un campo eléctrico los electrones orientan su velocidad de traslación en dirección opuesta al campo eléctrico esto da origen a la corriente eléctrica. La magnitud de la corriente para un dado campo eléctrico depende del número de choques entre los electrones de conducción y los átomos. La teoría cuántica predice que el número de choques será mayor cuanto mas alejado de sus posiciones reticulares se encuentren los átomos. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] La teoría cuántica predice que el número de choques será mayor cuanto mas alejados de sus posiciones reticulares se encuentren los átomos. Temp. Amplitud de vibración de los átomos La resistividad eléctrica La teoría cuántica predice que a muy bajas temp. ζ 1 T5 (1) La teoría cuántica predice que a altas temp. ζ 1 T (2) En la practica existe otra componente de la resistividad que es independiente de la temperatura: ζ = ζ1 + ζ 2 ζ: Resistividad total. ζ 2: la otra componente de la resistividad, que es predominante a bajas temp. Depende del contenido de impurezas, deformación plástica, temple y bombardeo de partículas. Todas Estas condiciones introducen DEFECTOS CRISTALINOS en la red que provocan la dispersión de los electrones. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Clasificación de los defectos cristalinos Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] DEFECTOS DE PUNTO Son debido a la ausencia de un átomo en la matriz o a la presencia de un átomo de impureza. La eliminación o el agregado de átomos extraños trae efectos tales como: distorsión del retículo y cambios locales de la carga eléctrica (por ejemplo: CINa). Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Mecanismos de formación de lugares vacantes Defectos de Schottky: Defecto de Frenkel: Son creados por el movimiento de los átomos desde las posiciones del interior del cristal a posiciones sobre la superficie del mismo. Se produce cuando un átomo abandona su posición reticular dando origen a una vacancia y se ubica en una posición intersticial. Del punto de vista del aumento de energía que se produce en un cristal por la presencia de uno u otro defecto. Los defectos de Schottky son mas probable que se formen que los de Frenkel Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Determinación del número de lugares vacantes Si w es el trabajo necesario para crear un defecto de Schottky. Un cristal conteniendo nv lugares vacantes, tendrá un aumento de energía interna igual a nv.w. El aumento de la energía libre de Helmholtz, debido a la presencia de lugares vacantes: Fv=Ev-T.Sv=w. nv-T.Sv El aumento de la entropía del cristal por la presencia de lugares vacantes tiene dos razones: 1. Entropía vibracional. 2. Entropía de mezclado Esta ultima para una mezcla de gases ideales A y B esta dada por: Sm=- K.n[C.ln(C)+(1-C).ln(1-C)] (2) Aplicando esta ecuación a un cristal con n lugares atómicos, n0 átomos y nv lugares vacantes (n= n0 +nv). C=Cv= nv /(n0 +nv) (3) Concentración de lugares vacantes 1-C=C0= n0 /(n0 +nv) (4) Concentración de átomos. Reemplazando en (2) nos queda: Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Simplificando nos queda: La energía libre debe ser un mínimo si el cristal esta en equilibrio. El número de vacantes será tal que Fv tenga un valor mínimo: nve: número de vacancias en equilibrio. Multiplicando numerador y denominador del exponente por N (Número de Avogadro: 6x1023). Qf: calor de activación para formar un mol de lugares vacantes en cal./mol. R2 cal./mol.ºK Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Ejemplo de número de lugares vacantes en función de la temperatura: Caso Cu Valor de Qf = 20.000 cal/mol A 300 °K (27°C) nV = no .4,45.10 -15 (una vacancia aproximadamente cada 1000 billones de átomos) A 1350 °K (1077°C) nV = no .6,1.10 -4 (una vacancia aproximadamente cada 10000 átomos) Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Movimiento de lugares vacantes El movimiento de los lugares vacantes implica el salto de un átomo dentro de un lugar vacante. q0: es la barrera de energía que el átomo debe superar. La probabilidad de que un átomo posea una energía mayor es dada por la ecuación Boltzman-Maxwell: P= constante.exp. - q0/K.T Como la probabilidad de salto es proporcional a esta función. La ecuación anterior la podemos escribir: rv=A. exp. - q0/K.T rv: es el número de saltos de un átomo por seg. Dentro de un lugar vacante. A: es una constante de proporcionalidad. q0: es la energía de activación por átomo. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Multiplicando numerador y denominador por N (Numero de Avogadro): rv=A. exp. - Qm/R.T Qm: es la energía de activación para el movimiento de un mol de lugares vacantes. A: es una constante que depende del número de átomos que rodean el agujero y la frecuencia de vibración. Ejemplo: Qm (cobre)= 29.000 cal./mol. A 300ºK rv = 10-4 saltos/seg. A 1350ºK rv = 3.1010 saltos/seg. Esto indica que a 1350ºK un lugar vacante en el cobre se mueve 30.000 Millones de veces en tanto que a temp. ambiente es un salto cada 11 días. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] DISLOCACIONES Existe una diferencia importante entre el limite de fluencia teórico y el experimental. Si se considera un cristal simple de Mg cuyo plano basal esta formado 45º con la dirección del esfuerzo de tracción, su curva tensión-deformación será: Este valor de 100 lb/pulg2 a la que comienza el flujo plástico es sumamente pequeño cuando se lo compara con la resistencia al corte de un cristal perfecto. El cálculo de la resistencia teórica de un cristal perfecto, en términos de fuerza cohesivas entre átomos es: Ss=1/2.2,5.106 lb/pulg2 Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Esto demuestra que la relación entre el esfuerzo teórico para comenzar el corte del cristal y el observado en un cristal real es: 1.000.000/100= 10.000 veces La explicación a esta diferencia radica en que los cristales reales presentan defectos cristalinos en este caso las llamadas DISLOCACIONES son las responsables. DISLOCACIONES (Defectos de líneas) Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] De borde o de línea Helicoidales o de hélice Dislocaciones de borde o de línea Una representación esquemática de una dislocación borde es la siguiente: Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Movimiento de una dislocación bajo un esfuerzo de corte Ss Cada paso en el movimiento de una dislocación requiere una ligera redisposición de los átomos en la cercanía del plano extra. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Dislocaciones helicoidales o de tornillo Una representación esquemática de una dislocación helicoidal es la siguiente: La línea DC: representa la línea de dislocación. El plano ABCD: representa el plano de deslizamiento. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Representación de una dislocación ¿Cómo se indica una dislocación? positiva Dislocación de borde Dislocación helicoidal negativa Helicoidal izquierda. Helicoidal derecha. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Movimiento de una dislocación En la figura se representa como se mueve los cuatro tipo de dislocaciones cuando se aplica el mismo esfuerzo de corte. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Todos los ejemplos analizados se supuso que las líneas de dislocaciones corren como recta a través del cristal. Veamos algunos ejemplos en que la línea de dislocación no cruza en su totalidad el cristal. Una dislocación de línea no cruza en su totalidad el cristal. Combinación entre una dislocación de borde y una dislocación helicoidal. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Una dislocación no necesariamente debe ser puramente helicoidal o de borde, puede ser una combinación de ambas y de esta manera se obtiene un anillo de dislocaciones. El área dentro del rectángulo abcd esta cizallada una distancia atómica, esto es la red que queda sobre el plano de deslizamiento (ABCD) ha deslizado un distancia atómica a la izquierda en relación de la red que esta por debajo del plano de deslizamiento. La dirección de este corte o cizallamiento es indicada por el vector 𝒃 cuya longitud es una distancia atómica. Este vector es conocido por el nombre de VECTOR DE BURGERS. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Determinación del vector de Burgers Dislocación de borde Característica del vector de Burgers de una dislocación de borde: 1. El vector Burgers es perpendicular a la línea de dislocación. 2. El movimiento de dislocación, en su plano de deslizamiento, es en la dirección del vector Burgers. PLANO DE DESLIZAMIENTO: es aquel que contiene al vector de Burgers y a la línea de dislocación. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Dislocación helicoidal Característica del vector Burgers de una dislocación helicoidal: 1. El vector de Burgers es paralelo a la línea de dislocación. 2. El movimiento de la dislocación, en su plano de deslizamiento, es en la dirección perpendicular del vector de Burgers. Para una dislocación de borde el plano de deslizamiento es único, porque la línea de dislocación y 𝒃 son perpendiculares. En una dislocación helicoidal los planos de deslizamientos son infinitos, porque la línea de dislocación y 𝒃 son paralelos. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Multiplicación de las dislocaciones Densidad de dislocaciones: se define como el numero de líneas de dislocaciones que penetran en una sección escogida al azar (líneas/cm2). Para materiales policristalinos recocidos, la densidad típica es alrededor de 107 – 108 (líneas/cm2) mientras que el mismo material con una fuerte deformación plástica contiene 1011 -1012 (líneas/cm2). 107 – 108 líneas/cm2 1011 -1012 líneas/cm2 Existe un mecanismo para producir dislocaciones cuando un esfuerzo es aplicado. Foco de Frank-Read El siguiente esquema muestra un cristal que contiene una dislocación de borde con un codo en la mitad del plano. No es necesario que la dislocación sea de esta clase para tener una fuente de FrankRead. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] El esfuerzo necesario para que una fuente sea activa depende de la distancia de los puntos de fijación de la dislocación. .l= 2.G.b.sen De acuerdo a la ecuación el esfuerzo es creciente para producir el arqueamiento de la línea de dislocación, el máximo esfuerzo ocurre cuando =90°. Si los anillos formados por esta fuente comienzan a apilarse frente a algún obstáculo, se requiere un esfuerzo mayor para continuar con la deformación. Este aumento del esfuerzo permite que otras fuentes diferentes de menor tamaño (l mas pequeño) comienzan a activarse. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Nucleación de dislocaciones Homogénea (red perfecta) Nucleación Heterogénea (se forman con la ayuda de algún defecto en el cristal) El esfuerzo necesario para formar una dislocación por nucleación homogénea es: 1/30 G (módulo de corte en un metal 106 a 107 lb./pulg.2 en un cristal perfecto) 105 lb./pulg.2 Los cristales metálicos deslizan con un esfuerzo de corte de 100 lb./pulg.2 . Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Propiedades elásticas de las dislocaciones Estos campos de tensiones juegan un importante rol en la interacción entre dislocaciones: • Si los campos de tensiones entre dos dislocaciones se refuerzan estos se rechazan. • Si los campos de tensiones entre dos dislocaciones se cancelan se atraen. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] La fuerza por una unidad de longitud entre dos dislocaciones puede ser expresada en coordenadas polares de la siguiente manera: Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] La energía de un cristal que contiene dislocaciones de borde de un mismo signo disminuye si estas se ordenan formando paredes Estas paredes se llaman limite de grano de ángulo pequeño. El ángulo de desorientación a través del limite es: Seno b/d (donde d es la distancia entre dislocaciones). cuando el numero de dislocaciones Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] entonces d . Interacción entre dislocaciones La interacción de un par de dislocaciones no paralelas produce un codo o escalón en una o en ambas líneas de dislocación. Otro tipo de codo diferente de los anteriores son aquellos que están contenidos en el plano del deslizamiento, llamados CODO DEL PLANO DE DESLIZAMIENTO. La presencia de los codos disminuye la movilidad de las dislocaciones. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Interacción entre dislocaciones y lugares vacantes Este tipo de interacción esta asociado con dislocaciones de borde y lugares vacantes. Ascenso positivo Ascenso negativo Un esfuerzo de compresión promueve el ascenso positivo. Un esfuerzo de tracción promueve el ascenso negativo. Este mecanismo es fuertemente dependiente de la temperatura, ¿porqué?. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Reacciones entre dislocaciones Dado que la energía de una dislocación es proporcional a b2 . Dos dislocaciones de borde paralelas se pueden unir para dar una dislocación si: b12 + b22 b32 Una dislocación se puede dividir en dos dislocaciones si: b12 b22 + b32 La dirección cristalográfica y la magnitud del vector de Burgers están relacionadas con la distancia entre posiciones atómicas. En el sistema cúbico: La dirección se expresa por: [hkl] (índice de Miller). La magnitud por : ca(h2+k2+l2)1/2 (donde c es una fracción cualquiera y a es el parámetro de la red). Normalmente se usa una notación simplificada: ca [hkl] por ejemplo: a/2 [011] En los cristales cúbicos de caras centradas (ccc) el desplazamiento se produce sobre los planos {111}. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Haciendo calculo de energía tenemos: b1= a02/4 21/2 b2 +b3 = a02/18 21/2 a02/4 21/2 a02/18 21/2 b1 b2 +b3 Esto se crea un defecto de apilamiento, llamado falla de apilamiento ABCA/CABC. Las dislocaciones de este tipo son llamadas dislocaciones parciales de Shockley o dislocación extendida y están confinadas a moverse únicamente en el plano compacto que la contiene. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Atmosferas de dislocaciones Estas son formadas por la interacción entre dislocaciones y átomo de soluto. De acuerdo al tamaño de los átomos de soluto estos se ubicaran por encima o por debajo del plano de deslizamiento. Tamaño mayor por debajo del plano de deslizamiento. Soluto sustitucional Soluto intersticial Tamaño menor por encima del plano de deslizamiento. Siempre se ubican debajo del plano deslizamiento. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] por de DEFECTOS DE SUPERFICIE Defectos de superficie Limites de granos. Falla de apilamiento. Interfaz entre fases. Limites de granos En muchos de los estudios realizados hasta aquí hemos hablado de cristales simples estos son un herramienta de laboratorio. Sin embargo los objetos comerciales consisten de muchos miles de pequeños cristales metálicos microscópicos. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Cada grano tiene una orientación espacial cristalina diferente. El desajuste es del orden de los grados o decenas de grados. Este genera la formación de límites de grano. (a) Nucleación (c) Nucleación y crecimiento (b) Nucleación y crecimiento (d) Solidificación completa Formación de limites de grano durante al solidificación de un metal liquido Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Formación del contraste entre granos de un latón policristalino. Formación de una imagen de límites de grano. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Formación de limites por redisposición de dislocaciones Las dislocaciones de borde se pueden disponer unas sobre otras, de manera tal que cancelan parcial o totalmente sus campos de tensiones. Si dos granos difieren ligeramente en su orientación relativa es fácil interpretar un limite como un conjunto de dislocaciones. Esta disposición de las dislocaciones forma un LIMITE DE GRANO DE ANGULO PEQUEÑO O SUBGRANO. Para limites de grano la desorientación entre cristales vecinos es mayor y por lo tanto es necesario un mayor numero de dislocaciones y mas juntas entre si. Esto hace una zona desordenada de la red de algunos diámetros atómicos. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Los límites de granos y las propiedades mecánica Los limites de grano afectan las propiedades mecánicas en función de: Temperatura. Velocidad de deformación Pureza. Temp los metales puros fallan por fisuras que pasan a través de los cristales, no por límites. Este tipo de fractura se denomina TRANSCRISTALINA. Temp los límites de grano pierden resistencia con mayor rapidez que los cristales. La fractura corre a lo largo de los límites. Este tipo de fractura se denomina INTERCRISTALINA. Temp. Velocidad de deformación Fractura transcristalina Temp. Velocidad de deformación Fractura intercristalina Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Los límites de grano introducen restricciones al movimiento de las dislocaciones. El impedimento al movimiento depende del tamaño de grano y se expresa por la ecuación de Hall-Petch 𝝈𝒚 = 𝝈𝐢 + 𝐤𝐲 . 𝐃½ 𝝈y : es la tensión de fluencia. 𝝈 i : es la tensión de fricción que se opone al movimiento de las dislocaciones. Ky : es una medida del apilamiento de las dislocaciones frente a las barreras. D : Es el diámetro del grano. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] El tamaño de grano puede ser evaluado de acuerdo a números ASTM (Norma ASTM E112) Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Energía de limite de grano La presencia de dislocaciones en los limites de grano provoca un aumento de la energía del cristal como consecuencia del apartamiento de posiciones reticulares de aquellos átomos adyacentes a las dislocaciones. Debido a la naturaleza bidimensional del limite de grano esta energía se expresa en ergios/cm2 y su valor puede alcanzar 600 ergios/cm2. Razón por la cual son lugares preferentes para reacciones en estado solido como: • Difusión • Transformaciones de fases • Reacciones de precipitación Read y Shockley desarrollaron una expresión teórica, de acuerdo al modelo de dislocaciones, para la energía de limites de ángulo pequeño en función del ángulo de desorientación. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Tensión superficial del limite de grano La energía superficial = ergios/cm2 o dinas.cm/cm2 = dinas/cm (tensión superficial) La tensión superficial aumenta hasta los 20º de desorientación y luego permanece aproximadamente constante para ángulos mayores. Representando los límites de tres granos por líneas que se unen en el punto o se tiene: Si los tres vectores de fuerzas están en equilibrio estático aplicando el teorema del seno: 𝝈𝜶 𝝈𝜷 𝝈𝜸 = = 𝒔𝒆𝒏𝜶 𝒔𝒆𝒏𝜷 𝒔𝒆𝒏𝜸 donde ,, son los ángulos diedros entre límites. Velocidad de movimiento de los límites de grano Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Temperatura. Energía de los límites. Interfaz entre fases Una fase se define como un cuerpo de materia homogénea y físicamente distinto. Gaseosa En los metales puro existe una sola fase Líquida Sólida Cuando se presentan cambios alotrópicos hay mas de las tres fases. Soluciones sólida totalmente soluble se comportan como los metales puros. Soluciones solidas parcialmente soluble forman fases separadas. Metales puros y soluciones solidas (monofásicas) se comportan de igual manera, en equilibrio forman un ángulo diedro de 120º. Cuando se presentan dos fases los límites pueden ser Límites entre fases iguales. Límites entre fases distintas. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] El equilibrio de tensiones superficiales será: θ σ11 =2σ12cos 2 𝛔𝟏𝟐 = 𝛔𝟏𝟏 𝟏 𝟏 𝛉 𝟐𝐜𝐨𝐬 𝟐 11 : Tensión superficial en el limite de la fases simple. 12 :Tensión superficial en el limite entre la fase 1 y 2. : Es el ángulo diedro entre los dos limites que separan las fases 1 y 2. Según se aproxima a cero, la 2º fase tiende a formar una película delgada entre los cristales de la 1º fase. 12 0.5 entonces 0º la segunda fase penetra en los límites de la fase simple produce una red continua. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Ej.: Bi-Cu la tensión superficial Bi-Cu es tan baja que = 0 y la 2º fase es continua en los límites de grano aun para Bi 0.05% Cuando < 60º y la 2° fase sólida presente en cantidades no muy pequeñas, forman una red continua (Fe-C con 1,4% C, 8% de Cm). Cuando 60º y la 2º fase sólida, presente en pequeñas cantidades, no forma una malla continua sino glóbulos (SFe por debajo de los 1000ºC). Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Para un ángulo de 60° el valor de la relación de tensiones superficiales es 0,582, en este caso una aleación de FeC (1,4%), tiene un % de cementita del 8% forma una red continua. Cuando el ángulo es mayor de 60° la segunda fase se dispone en forma globular Segundas fases que se encuentran en estado líquido a temperaturas muy por debajo del punto de solidificación de la fase principal si: Energía interfacial alta Energía interfacial baja Forman glóbulos Forman una película continua (S en aceros) Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Fallas de apilamiento Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] DEFECTOS CRISTALINOS DE VOLUMEN Maclas El maclado mecánico se produce sin cambio en la estructura cristalina solamente con una reorientación de la red. El maclado al igual que en el deslizamiento la red cristalina es cizallada, sin embargo se diferencian en: • El deslizamiento ocurre en planos reticulares individuales y el corte puede ser varias veces el espaciado atómico, depende del número de dislocaciones. • En el maclado el corte está distribuido sobre un volumen y cada átomo se mueve en una fracción del espaciado atómico. Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected] Límites de maclas Incoherentes Coherentes Cátedra Fundamentos del Comportamiento de Materiales I M0610 Dr. Ing. Alfredo Gonzalez – [email protected]