Defectos de línea (dislocaciones)

Los defectos de línea, o dislocaciones, en sólidos cristalinos son defectos que dan lugar a una distorsión de la red centrada en torno a una línea. Las dislocaciones se crean durante la solidificación de los sólidos cristalinos.

Tambiénse pueden formar por deformación plástica del sólido cristalino, por condensación de vacantes y por emparejamiento atómicos incorrectos en soluciones sólidas.

Los dos principales tipos de dislocaciones son el tipo de cuñay el tipo helicoidal. También puede darse una combinación de las dos, dislocación mezcla , que tiene componentes de cuña y heIicoidales.

Una dislocación de cuña se crea en un cristal por inserción de un semiplano adicional de átomos.3a justo sobre el símbolo T invertida. Una «te» invertida

T invertida
, indica una dislocación de cuña positiva, mientrasque una «te» derecha T indica una dislocación de cuña negativa.

La distancia de desplazamiento de los átomos entorno a una dislocación se denomina deslizamiento o vector b de Burgers y es perpendicular a la línea de la dislocación de cuña.
La mayor parte de las dislocaciones de los cristales son una mezcla de ambas, tienen componentes de cuña y helicoidal. En la línea curva de dislocación AB en la Figura 4.6 la dislocación es del tipo helicoidal puro en la parte izquierda cuando entra en el cristal y es del tipo de cuña puro en la parte derecha cuando sale del cristal. Dentro del cristal la dislocación es del tipo mixto, con componentes de cuña y helicoidal.

Las dislocaciones son defectos de desequilibrio y almacenan energía en la región distorsionada en la red del cristal en tomo a la dislocación.

La dislocación de cuña tiene una zona de esfuerzo de compresión donde se encuentra el semiplano adicional de átomos y tiene una región de esfuerzo de tensión por debajo del semiplano de átomos La dislocación helicoidal puede formarse en un cristal perfecto por aplicación de esfuerzos de cizalladura las regiones de un cristal perfecto que han sido separadas por un plano cortante.

Estos esfuerzos de cizalladura introducen en la red una región de distorsión en forma de espiral o rampa helicoidal que los planos atómicos trazan alrededor de la línea de dislocación.

La región de distorsión del cristal no está bien definida pero alcanza al menos de ancho el diámetro de varios átomos. Entorno a la dislocación helicoidal se crea una región de tensión de cizalla en la que se almacena energía. El deslizamiento o vector de Burgers de la dislocación helicoidal es paralelo a la línea de dislocación.

Las dislocaciones se pueden observar en la imagen de la pantalla de un microscopio electrónico de transmisión.

Un haz de electrones es producido por un filamento caliente de wolframio en la parte superior de una columna a la que se hace vacío y es acelerado hacia debajo de la columna por la acción de un alto voltaje (normalmente de 75 a 120 kV).

Se utilizan bobinas electromagnéticas para condensar el haz de electrones y entonces se le hace pasar a través de una sección de bajo espesor (por ejemplo, en torno a 100nm de espesor o menos) de una muestra metálica colocada en la plataforma para situar.

La zona de la muestra examinada debe de ser muy delgada de forma que algunos electrones sean capaces de atravesarla. De los electrones que llegan a la muestra, algunos son absorbidos y otros son dispersados por lo que estos cambian de dirección.

Diferencias en las disposiciones atómicas del cristal pueden ser la causa de la dispersión de los electrones. Después que le haz de electrones ha pasado a través de la muestra, es focalizado, ampliado y proyectado sobre una pantalla fluorescente.

Una región de la muestra, metálica que tienda a dispersar mucho los electrones, aparecerá oscura en la pantalla. Así que aquellas dislocaciones que tengan una disposición atómica lineal irregular aparecerán como líneas oscuras en la pantalla del microscopio electrónico.

Fuente: Apuntes de Ciencia de materiales de la UNIDEG