Date post: | 06-Mar-2016 |
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Captulo 1. - Cristales, slidos desordenados y amorfos
Captulo 1 1
1. Orden estructural de corto y largo alcance 2. Clasificacin de los materiales:
cristalinos (mono-, poli- y nanocristalinos)no cristalinos o amorfos
3. Aleaciones (ordenadas y desordenadas) 4. Materiales cristalinos:
red y base; celda unidadsistemas cristalinosdirecciones y planos cristalogrficosejemplos de estructuras cristalinas
5. Cohesin: energa de enlaceEnlaces primarios y secundarios
6. Micro- y nanoestructuras7. Cristales reales:
defectos: puntuales, de lnea, planares, de volumen superficie: caractersticas, reconstruccin
Tilley: Caps. 2, 3, 5Askeland: Caps. 3, 4
http://www.doitpoms.ac.uk/ TLPs:Crystallography, Lattice Planes and Miller Indices
Orden perfectoOrden de largo alcance
Orden decorto alcance
Desorden
monocristalcristal realAmorfoSLIDO
LquidoLQUIDO
gas realgas perfecto
GAS
>>100 r0310 r00DISTANCIA DE ORDENDISTANCIA DE ORDEN
r0 es el radio atmicoCaptulo 1-1 2
Orden estructural de corto y largo alcance
CRISTAL AMORFOCRISTAL AMORFOOrden de largo Orden de corto Orden de largo Orden de corto
alcance alcance alcancealcance
Captulo 1-1 3
basada en la distribucin espacial de los tomos
MATERIALES CRISTALINOS (CRISTALES)hay distribucin regular de los tomos dentro de un cierto rango (distancia de orden) Monocristales Policristales Nanocristales
MATERIALES NO CRISTALINOS O AMORFOSno hay distribucin regular de los tomos
Captulo 1-2 4
Clasificacin de los materiales
mmonocristalmonocristal policristalpolicristal
2r0
Captulo 1-2 5
orden de largoalcance
GRANOGRANO
nanocristalnanocristal
orden de largoalcance
nm
no no cristalino cristalino (amorfo)(amorfo)
orden de largoalcance
orden de cortoalcance
Captulo 1-2 6
Captulo 1-2 7
materiales materiales parcialmente parcialmente cristalinoscristalinos
http://www.keramverband.de/brevier_engl/3/4/1/3_4_1.htm
PORCELANAPORCELANA
agujas de mullitamullita en bloque
grano de cuarzo
cristal de corindn
vidrio (amorfo)
Materiales cristalinosMullita: Al6Si2O13Cuarzo: SiO2Corndn: Al2O3
POLPOLMEROMERO
cristalinoamorfo
Dos o ms componentes, una faseSoluciones slidas : tipos
solvente
solutoSS INTERSTICIAL (Fe-C) SS SUBSTITUCIONAL (Cu-Ni)
rsoluto
Reglas de Hume-Rothery
Estructura cristalina semejante Electronegatividades parecidas Misma valencia (solubilidad total) Los metales
con menor valencia tienden a disolverse en losde mayor valencia
La diferencia entre los radios atmicos ha deser menor que el 15%
15%soluto solventesolvente
r rr Tvm
Qv Evm
T > Tvm
Qi Eim
Captulo 1-7 73
Los Los defectosdefectos puntualespuntuales en en movimientomovimiento puedenpueden
aniquilarseaniquilarse V+I V+I cristalcristal perfectoperfecto formarformar aglomeradosaglomerados procesoproceso energenergticamenteticamente favorablefavorable!!
2 22v v vf f bE E E= divacante
Captulo 1-7 74
CRISTALES INICOS
+-
V-V+
(V+)+(V-) defecto de Schottky
++ V-
catin
anin
compensacin
centro de color
Captulo 1-7 75
SEMICONDUCTORES
enlacescolgantes
vacantes cargadas
defectos de antiestructura(antisites)(semiconductores compuestos)
Captulo 1-7 76
Captulo 1-7 77
QuQu eses??Una lnea a lo largo de la cual los tomos estn desplazados de susposiciones normales, siendo el desplazamiento el mismo para todos
El vector de Burgers se conserva a lo largo de toda la lnea
vector de Burgers
Defectos de lnea: dislocaciones
tQ
P
vector de Burgers
N
M
El vector de Burgers se conserva a lo largo de toda la lneaCaptulo 1-7 78
corte
CCmomo se se puedepuededescribirdescribir??
gran distorsin (simulacin por ordenador) pequeos desplazamientos (teora de la elasticidad)
cristal perfecto
r
r
>
G
G
M P
B Cr
NCLEO
2 ncleo elstica elsticaE E bE E + =Captulo 1-7 79
TiposTipos
DISLOCACIDISLOCACINNEN ARISTAEN ARISTA
DISLOCACIDISLOCACINNHELICOIDALHELICOIDAL
vector de Burgers
t
t
t b GG
t bGG &
Captulo 1-7 80
AlgunasAlgunas caractercaractersicassicas de de laslas dislocacionesdislocaciones
Vector de Burgers : el vector de traslacin ms corto
a
b
c
1 1 1, ,2 2 2
1 3cci 111 2 2
ab b= =G G
Plano de deslizamiento: el que contiene la lnea de dislocaciny el vector de Burgers
Captulo 1-7 81
dislocacin mixta lazos de dislocacin
Las Las dislocacionesdislocaciones en general no son en general no son llneasneas rectasrectas
G G GE Sb b b= +
Captulo 1-7 82
Las Las dislocacionesdislocaciones se se puedenpueden movermover
En el plano de aniquilacin de dislocacionesdeslizamiento(deslizamiento) generacin de defectos puntuales
MOVIMIENTO
Fuera del plano multiplicacin de dislocacionesdeslizamiento(escalada) interaccin con otros defectos
STOP
Captulo 1-7 83
Deslizamiento
Deslizamiento cruzadopara una dislocacin helicoidal
Captulo 1-7 84
plano de deslizamiento
Escalada
Captulo 1-7 85
AlCaZn
FRONTERADE GRANO
DISLOCACIONES
PRECIPITADOSPocitos de ataque en NaCl
Lazos de dislocacin en Zn
200 nm
Captulo 3 86(Johnston)
(Eyre)
Imagen porScanningTransmissionElectronMicroscopydel ncleo de una dislocacin en zafiro
Shibata et al. (2006)
Captulo 3 87
alto ngulobajo ngulo
Captulo 1-7 88
Defectos planares: fronteras de grano
alto ngulo bajo ngulo
=36.9
1
Captulo 1-7 89
Frontera de grano
Grano
Captulo 1-1 90
Frontera de macla
Maclas en Ti
Captulo 1-7 91
Defectos planares: fronteras de macla
Regiones en las que se interrumpe la secuenciade apilamiento normal de la estructura
{111} en cccABCABCABC
INTRNSECO
EXTRNSECO
Captulo 1-7 92
Defectos planares: defectos de apilamiento
Defectos planares: planos de deslizamiento cristalogrfico(Crystallographic Shear planes)
Captulo 1-7 93
WO3
Defectos 3D
Captulo 1-7 94
Aglomerados de defectospuntuales en Zr
Precipitados en Al-Li-Zr Al3Li
Al3ZrLi, Zr
Al
Al-12.5at%Li-0.04at%Zr J. del RoCaptulo 1-7 95
Defectos 3D
PRODUCCIN DE DEFECTOS
Captulo 1-7 96
TEMPLADO: enfriamientorpido
vacantes (si TM
iones dao superficialneutrones dao extendido
E=1 MeV 100 dpaelectrones dao localizado
E=1 MeV 3 dpa
ED 10-20 eV
( )(max) 22
(max) 2
4
22
P
P
EMmEM m
E mcE EMc
= ++=
n,p
e-
DAO
EP(max)>ED
ELECTRONES NEUTRONES
Primary Knock on Atomm, E
PKAm, E
voids
vacantes intersticiales
IRRADIACIN
Captulo 1-7 97
(Primario)
Mg-Al-Ca
Mg puro
Captulo 1-7 98
= 2.6x1022 n cm-2, E>0.1 MeV
PLANOS DE DESLIZAMIENTO
ANIQUILACIN
CREACIN DE UNAFILA DE VACANTES
CREACIN DE UNA FILA DE INTERSTICIALES
Captulo 1-7 99
Superficies1015 tomos/cm2
1023 tomos/cm3
SSLO un LO un tomo de cada 10tomo de cada 1088estest cerca de la superficiecerca de la superficie
SUPERFICIE
VOLUMEN
enlaces
el nel nmero de coordinacimero de coordinacinnes menor que en el volumenes menor que en el volumen
ReestructuraciReestructuracin espacial n espacial y electry electrnica de los nica de los tomostomos
Catlisis Reactividad Crecimiento cristalino Nanotecnologa:
Multicapas y superredesCaptulo 1-7 100
http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/ RELAJACIN
Captulo 1-7 101
RELAJACIN: ejemplo para Zr plano basal
a=0.3272 nmc/a=1.5952c/2=0.2609 nm
d c/2
n=0
n=1
n=2
n=3
n=4
SUPERFICIE
d=0.2558 nm
d=0.2601 nm
d=0.2603 nm
d=0.2604 nm
Captulo 1-7 102
http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/RECONSTRUCCIN
Captulo 1-7 103
RECONSTRUCCIONES
Si {111} 2x1
Burns, Solid State Physics
Captulo 1-7 104
100x100 2
Superficie Au(001) sin defectos
Reconstruccin hexagonal en laltima capa
Corrugacinsuperficial
O. Rodrguez de la FuenteTesis Doctoral
Captulo 1-7 105
DEFECTOS
O. Rodrguez de la FuenteTesis Doctoral
Captulo 1-7 106
Formacin de una depresin
Una depresin es un dipolo de dislocaciones 2D
O. Rodrguez de la FuenteTesis Doctoral
O. Rodrguez de la FuenteTesis Doctoral
Captulo 1-7 107
Interaccin vacantes/superficie en Zr
Plano basal
Plano prismtico Energa de enlace superficie/vacante
Captulo 1-7 108