Tipos de Defectos en Materiales Cristalinos

Defectos Puntuales

Vacante

Constituye el defecto puntual más simple. Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales. También se puede producir por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado como consecuencia de la movilidad de los átomos.

Defectos Intersticiales

A veces, un átomo extra se inserta en la red en una posición que normalmente no está ocupada, formando un defecto llamado intersticial. Generalmente, este defecto introduce grandes deformaciones en los alrededores, debido a que normalmente el átomo que se introduce es más grande que la posición intersticial que ocupa. No es un defecto muy común y se puede producir por radiación.

Impurezas en Sólidos

Este defecto se produce cuando un átomo es reemplazado por otro átomo diferente. El átomo sustituyente puede ser más grande que el original; en ese caso, los átomos de alrededor están a compresión. O puede ser más pequeño que el átomo original; en ese caso, los átomos circundantes estarán a tensión. Este defecto puede presentarse como una impureza o como una adición deliberada en una aleación.

Defecto Frenkel

Es una imperfección combinada vacancia-defecto intersticial. Ocurre cuando un ion salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial, dejando entonces una vacancia.

Defecto Schottky

Es un par de vacancias en un material con enlaces iónicos. Para mantener la neutralidad, deben perderse de la red tanto un catión como un anión.

Defectos Lineales (Dislocaciones)

Dislocación de Cuña

Se crea por la inserción de un semiplano adicional de átomos dentro de la red. Los átomos por encima de la línea de dislocación (perpendicular al plano de la figura) se encuentran comprimidos, y los que están por debajo se encuentran apartados. Esto se refleja en la leve curvatura de los planos verticales de los átomos más cercanos al semiplano extra. La magnitud de esta distorsión decrece con la distancia al semiplano insertado.

Dislocación Helicoidal

Esta dislocación se forma cuando se aplica un esfuerzo de cizalladura en un cristal perfecto que ha sido separado por un plano cortante.

Dislocaciones Mixtas

Con frecuencia, los cristales exhiben una mezcla de las dislocaciones anteriores. El vector de Burgers no es perpendicular ni paralelo a la línea de dislocación, pero mantiene una orientación fija en el espacio. La estructura atómica en torno a la dislocación mixta es difícil de visualizar, pero el vector de Burgers proporciona una descripción conveniente y sencilla.

Defectos Interfaciales o Superficiales

Superficie Externa

Las dimensiones exteriores del material representan superficies en las cuales la red termina abruptamente. Los átomos de la superficie no están enlazados al número máximo de átomos vecinos que deberían tener y, por lo tanto, esos átomos tienen mayor estado energético que los átomos de las posiciones internas. Los enlaces de esos átomos superficiales que no están satisfechos dan lugar a una energía superficial, expresada en unidades de energía por área (J/m² o Erg/cm²).

Bordes de Grano

Se pueden definir como la superficie que separa los granos individuales de diferentes orientaciones cristalográficas en materiales policristalinos. El límite de grano es una zona estrecha en la cual los átomos no están uniformemente separados; es decir, hay átomos que están muy juntos, causando compresión, mientras que otros están separados, causando tensión. De cualquier forma, los límites de grano son áreas de alta energía y hacen que esta región sea más favorable para la nucleación y el crecimiento de precipitados.

Maclas

Una macla es un tipo especial de límite de grano en el cual los átomos de un lado del límite están localizados en una posición que es la imagen especular de los átomos del otro lado.