5. Dislocaciones
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15/01/2011 1 Introducción a las Dislocaciones Bucaramanga, Enero del 2010 • son defectos de línea • el deslizamiento entre planos cristalinos resulta cuando las dislocaciones se mueven • se produce una deformación (plástica) permanente Dislocaciones: Antes de la deformación Después de la elongación en tracción Bandas de deslizamiento Movimiento de una disocación de borde La dislocación de borde se mueve paralela al esfuerzo aplicado Deformación Plástica de un cristal por cizallamiento Relación Sinusoidal Curva real a b Shear stress
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Introduccina las
Dislocaciones
Bucaramanga, Enero del 2010
son defectos de lnea el deslizamiento entre planos cristalinos resulta cuando las dislocaciones se mueven se produce una deformacin (plstica) permanente
Dislocaciones:
Antes de la deformacin
Despus de la elongacin en traccin
Bandas de deslizamiento
Movimiento de una disocacin de borde
La dislocacin de borde se mueve paralela al esfuerzo aplicado
Deformacin Plstica de un cristal por cizallamiento
Relacin Sinusoidal
Curva real
a
b
Shear stress
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b
xSinm
2Como primera aproximacin la curva esfuerzo desplazamiento puede ser
descrita como:
a
xGG g
Para pequeos valores de desplazamiento se cumple la ley de Hook
b
xm
2 Para valores pequeos de x/b
a
bGm
2El esfuerzo mximo de corte para que el deslizamiento ocurra
2
Gm
Si b ~ a
2
Gm
El modulo de cizallamiento de los metales est entre 20 150 GPa
DISLOCACIONES
El esfuerzo de cizallamiento terico 0.5 10 MPa
Ej. (Esfuerzo de Corte)terico > 100 * (Esfuerzo de Corte)experimental !!!!
El esfuerzo terico crtico est en el rango de 3 30 GPa
Las dislocaciones debilitan los cristales
Movimiento de una Dislocacin de cua
La dislocacin de tornillo se mueve perpendicular al esfuerzo aplicado
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Hayden, Moffatt, Wulff, The Structure and Properties of
Materials, Vol III (1965)
Movimiento de una Dislocacin Mixta
La dislocacin se mueve perpendicular a la direccin de la lnea de dislocacin a lo largo de cada segmento.
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Por qu existe un campo de esfuerzos?
Los enlaces estn en traccin
Los enlaces estn en compresin
27
28
b
Estado de esfuerzos alrededor de una dislocacin
Dislocaciones
Estado de esfuerzos alrededor de una dislocacin
Dislocaciones
Estado de esfuerzos
alrededor de una dislocacin
Dislocaciones
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Intercepcin de Dislocaciones
Dislocaciones de signo opuesto se atraen
Si no estn sobre el mismo plano se atraen igualmente, sus campos de tensiones y por tanto sus energas se compensan parcialmente, pero no se cancelan. Aparecen lazos de dislocacin.
http://zig.onera.fr/lem/DisGallery/3D.html
Interaccin entre dislocaciones tornillo de signo opuesto
Intercepcin de Dislocaciones
Dislocaciones Energa de dislocaciones
Distorsin asociada a los desplazamientos de los tomos
E por unidad de longitud
Borde Campos de esfuerzos de Compresin y Tensin Hlice Esfuerzos de Cizallamiento
Energa de la dislocacin
Elstica
No-elstica (Core)
E
~E/10
2
2
1GbE
G () Mdulo Cizallamientob |b|
Energa de Dislocacin / Unidad de longitud
Etotal= Ecore + E deformacin
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Intercepcin de Dislocaciones
Dislocaciones
http://zig.onera.fr/lem/DisGallery/3D.html
FORMACIN DE DISLOCACIONES
Cristales FCC
Se observa experimentalmente que el deslizamiento ocurre sobre los planos (111) a lo largo de las direcciones [110], direcciones de mayor compacidad.
Por lo tanto, nos restringimos a dislocaciones perfectas, los vectores de Burgers posibles ms pequeos estn
segn direcciones [110]; siendo su longitud la distancia desde el centro de un tomo al centro del tomo siguiente segn dicha direccin, esto es:
b = a/2 [110]
El trmino dislocacin perfecta significa una dislocacin que, a medida que semueve a lo largo de su plano de deslizamiento, deja a los tomos en posicionesequivalentes a las que ocupaban originalmente.
FORMACIN DE DISLOCACIONES
Regla de Frank : Es energticamente favorable que dos dislocaciones se combinen?
S , si la sumatoria de la energa de (b1 +b2) >b3
No, si la sumatoria de la energa de (b1+b2)< b3
No hay ningn cambio de energa si (b1 +b2) =b3
Recordar que la Energa de deformacin de una dislocacin est dada por : Gb2
FORMACIN DE DISLOCACIONES
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FORMACIN DE DISLOCACIONES FORMACIN DE DISLOCACIONES
Dislocaciones en dos planos (111) diferentes
111
FORMACIN DE DISLOCACIONES
Dislocaciones en dos planos (111) diferentes
La combinacin de
La suma de las energas de esas dislocaciones es
Esta reaccin no ocurre porque no hay disminucin de la energa
FORMACIN DE DISLOCACIONES
Dislocaciones en dos planos (111) diferentes
La combinacin de b1 y b4 .
b1 y b4 tienen la misma direccin y sentido opuesto; la direccin comn es en la intercepcin de los dos planos; all ambas dislocaciones se cancelan cuando se encuentran
La combinacin de b3 y b5 .
La combinacin de estas dos dislocaciones resulta en una reduccin de la energa total
La reaccin es energticamente favorable
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x
y
z
(001)
FORMACIN DE DISLOCACIONES
Dislocaciones en dos planos (111) diferentes
Asociacin y disociacin de dislocaciones
La Energa de deformacin de una dislocacin est dada por : Gb2
DISLOCACIONES
Dislocaciones parciales de Shockley
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Ejemplo, FCC:En cristales FCC de baja energade defectos de apilamiento, lasDislocaciones a/2 estn disociadas en dos dislocaciones parciales a/6
El ancho de la disociacin (distancia entre las parciales) dependedel valor de la energa de defectos de apilamiento
Disociacin de una dislocacin en dos parciales
DISLOCACIONES
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DISLOCACIONES DISLOCACIONES
Plano (111)
Direccin
111
DISLOCACIONES
A medida que la dislocacin se mueve los tomos no se ubican en una configuracin equivalente a la original.
DISLOCACIONES
Su vector de Burgers apunta segn [112] y tiene longitud a/6 ; por lo tanto b = a/6 [112] (dislocacin parcial de Shockley). Notar que, ya que la dislocacin y su vector de Burgers yacen en el plano (111), ste es el plano de deslizamiento de la dislocacin. Esto es, parciales de Shockleyson mviles sobre el grupo de planos (111).
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El tetrahedro de Thompson es una forma simple de presentar los planos {111} con sus caras indexadas
Los lados son las direcciones , pueden ser usados para representar los vectores de Burgers de las dislocacionesLas caras son los planos {111}, Ellas muestran las posiciones de los potenciales defectos de apilamiento. El vector de Burgers de las parciales de Shockley van del centro de las caras a las esquinas
DISLOCACIONES
Una manera simple de representar el tetrahedro es: los lados A,B,C,D y los centros de los triangulos por a, b, g y . Los vectores relevantes , AB o Ag
A
B
C
D
D
A B
C
ab
g
D
A B
C
ab
g
A
B
C
A
AB
B
D
AB = AB
perfecta Partial deShockley
DISLOCACIONES
Tetraedro de Thompson
DISLOCACIONES
Tetraedro de Thompson
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Para formar una dislocacin de borde extraamos un semiplano completo,
qu pasa si sobre uno de estos planos compactos quitamos o aadimos
un segmento de plano?
DISLOCACIONES
Hay un cambio en lasecuencia de apilamiento.El vector de Burgers no es un vector de la red
DISLOCACIONES
SE HA FORMADO UNA DISLOCACIN DE FRANK
Falla intrnsecaFalla intrnseca
Falla extrnsecaFalla extrnseca
DISLOCACIONES
Parciales de Frank
Su plano de deslizamiento es perpendicular al plano (111) y por tanto un plano de baja compacidad, lo que hace que estas dislocaciones sean extremadamente difciles de mover. Son dislocaciones Ssiles o inmoviles
DISLOCACIONES
Parciales de Frank
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45
D
A B
C
ab
g
A
B
g
C
D
gC
Parciales de Frank
DISLOCACIONES
Tetraedro de Thompson
Parciales de Frank
DISLOCACIONES
Parciales de Frank
DISLOCACIONES
Parciales de Frank
48
D
A B
C
ab
g
Bg
Parcial de Stair rod
A g
C
D
DISLOCACIONES
Parciales de Stair rod
gg BB
A
C
D
Bg
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DISLOCACIONES
Dislocaciones Stair - Rod
Dos dislocaciones de Shockley sobre planos Diferentes (111)
0116
a211
6
a121
6
a 000
Esta dislocacin esta en la lnea de intercepcin de los planos y es una
dislocacin de borde pura y pertenece al plano (100) se trata de una dislocacin sesil
conocida como stair rod. Las fallas de apilamiento asociadas a las dislocaciones
originales se unen en la interseccin de los planos
110
Dislocaciones Extendidas en Metales Hexagonales
10013
10101
3
10121
3
1
1126
1121
6
1101
2
1
Equivalente FCC
0121 0101
1001
DISLOCACIONES
DISLOCACIONES
(a) Probar que la reaccin puede ocurrir(b) Qu clase de dislocaciones son la (a/8) y (a/4)?(c) Qu clase imperfeccin cristalina resulta de estaReaccin de dislocaciones?
Dislocaciones en metales Cbicos de cuerpo centrado
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001a1112
a111
2
a0
00
DISLOCACIONES
Dislocaciones en metales Cbicos de cuerpo centrado
Al cruzarse, las lneas de dislocacin no coplanares se producen mutuamente escalones : KINKS o JOGS, segn que el escaln est sobre el plano de deslizamiento de la lnea o fuera de l.
Los kinks pueden deslizar sobre el plano de deslizamiento de la dislocacin original.Los jogs, en general no pueden moverse por deslizamiento.
ENCUENTRO DE LNEAS DE DISLOCACIN NO COPLANARES
Intercepcin de Dislocaciones
Deslizamiento cruzado (Cross Slip)
Cambio del plano de deslizamiento de una dislocacin durante su movimiento conservativo Slo puede ocurrir para lneas de dislocacin con orientacin tornillo*
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DISLOCACIONES
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![ESTIMACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA … · defectos cristalinos tales como: dislocaciones [12], vacancias y fallas de apilamiento [13]. También se produce una reducción](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/5bac32c909d3f27d588d87ca/estimacion-de-la-distribucion-de-energia-defectos-cristalinos-tales-como.jpg)
