Tipos de Dislocaciones.

jueves 20 de mayo de 2010

Tipos de Dislocaciones:

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  Dislocación de borde (cuña, Taylor): es un medio plano extra en el cristal a consecuencia de este medio plano los planos laterales son paralelos en un principio hasta llegar a una zona donde se da el desplazamiento de los planos perdiendo su paralelismo, esta zona es el núcleo de la dislocación. Llamamos línea de dislocación a la línea central del cristal donde se produce la dislocación y que se extiende hasta la cara opuesta. Donde hay más distorsión es en el núcleo y a lo largo de los átomos que están por encima y por debajo del plano de deslizamiento.

Para ver el efecto de esta dislocación en las propiedades mecánicas de un cristal, aplicaremos una tensión de corte o cizalladura (que produce deformación por deslizamiento de planos), debido a esta tensión la zona superior del cristal, se desplaza sobre la parte inferior, pero esta tensión es bastante más pequeña de lo que en principio se calcularía que se debe aplicar, ya que el desplazamiento se produce de forma progresiva, en primer lugar se rompe el enlace 3-6 y se forma el 2-6, con lo que el medio plano extra pasa a otra posición por rotura de un solo enlace y formación de otro, con lo que al final conseguimos el desplazamiento completo del plano, al llegar al final del cristal se produce un escalón de deslizamiento, para que sea visible este escalón a simple vista se deben de desplazar miles de dislocaciones.

Este movimiento de la dislocación se denominadeslizamiento, la dislocación se mueve sobre el plano imaginario, plano de deslizamiento, formado por la línea de dislocación y la dirección de desplazamiento. Si el medio plano extra está por encima del plano de deslizamiento la dislocación es positiva, y se representa con %, mientras que si está por debajo es negativo y se representa con %. El número de dislocaciones positivas y negativas en un cristal siempre es el mismo.

La dislocación de borde se representa mediante un vector, el vector de Burgers, que se simboliza como b (b minúscula y negrita), el valor de este vector se calcula construyendo en la zona perfecta del cristal un circuito en el mismo sentido en el que hemos hecho la tensión de corte y la llevamos a la zona distorsionada por la dislocación, y volvemos ha completar el circuito en esta zona encontrándonos que con este mismo camino no se llega a cerrar el circuito, el segmento que lo cierra es el vector de Burgers. Por tanto es una medida de la distorsión que produce la dislocación, además nos aporta la dirección y el sentido en el que se mueve la dislocación y la distancia más corta que hay entre dos átomos de la red. Es paralelo al plano de deslizamiento y a la dirección de deslizamiento y perpendicular a la línea de dislocación.

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  Dislocación helicoidal (de tornillo o Burgers): Se produce al cortar un cristal por la mitad pero solo hasta una cierta profundidad, produciéndose a continuación un desplazamiento de la parte superior sobre la inferior. Se llama helicoidal ya que al iniciar un camino en la primera de las hileras al volver a esa misma cara estaremos en la segunda de las hileras y así sucesivamente describiendo una hélice.

La línea de dislocación esta situada justo donde acaba el corte y se representa por la línea S-S´. En esta dislocación los planos cristalinos están en posición helicoidal respecto a la línea de dislocación.

Esta dislocación viene caracterizada por su vector de Burgers, para calcularlo en una zona de cristal perfecto, dibujamos el circuito por tramos en sentido contrario a la tensión que actúa para producir la dislocación. Ahora llevamos el circuito a la zona del cristal donde está la dislocación y el segmento necesario para completar el circuito será el vectorb, que es paralelo a la línea de dislocación y al plano de deslizamiento y perpendicular a la dirección de deslizamiento.

En este caso con la ruptura de enlaces locales conseguimos desplazar grupos enteros de átomos, esto explica que la dureza de la materia sea inferior al valor teórico.

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  Dislocación mixta o de Bucle: es por una parte una dislocación de borde y por otra una de tornillo, es el resultado del cambio de carácter de una dislocación dentro de un cristal, debido a ello en una de las caras aparece como una de borde y en la cara contigua de tornillo. Si miramos la cara con dislocación helicoidal vemos un escalón, sin embargo el escalón que cabría esperar en la cara opuesta no aparece. Al observar la cara con dislocación de borde, encontramos el medio plano extra pero este no llega a la cara opuesta del cristal.

Todas las dislocaciones al entrar en un cristal deben salir por la cara opuesta, pero este fenómeno no lo observaremos en la mixta por que dentro del cristal cambia el carácter de la dislocación, entrando como helicoidal y saliendo como cuña o al contrario. Esta dislocación que entra de una forma y sale de otra, tiene una línea de dislocación en forma de bucle, el vector b, para este caso se calcula en el máximo de curvatura del bucle y es un vector compatible con las dos dislocaciones.

Si seguimos aplicando tensión ambas dislocaciones siguen avanzando, de forma que el escalón helicoidal se completa y el plano extra llega hasta la cara opuesta, con lo cual tendremos el escalón correspondiente en una cara y en la opuesta. La velocidad de desplazamiento del plano extra es mayor que la del avance del escalón por lo tanto la línea de dislocación mixta avanza de una forma asimétrica.

La dislocación mixta es la más frecuente en los cristales, dos razones explican este hecho; la primera que la acumulación de vacantes en una zona del cristal produce un colapso y la contracción de la estructura, y la segunda es que al producirse una mella, muesca... en el borde del cristal esta va avanzando y creando un bucle.