Tema 7 - Imperfecciones cristalinas

En relación a los materiales amorfos sólidos, una de las siguientes afirmaciones es incorrecta: No poseen un orden de largo alcance, pero si un orden local o de corto alcance. Pueden ser metálicos, cerámicos o poliméricos. Tienen una temperatura de fusión característica. Pueden considerarse como líquidos subenfriados.

Todos los defectos que siguen, excepto uno, son termodinámicamente inestables, indíquelo: Dislocaciones. Límites de grano. Defectos de empaquetamiento. Vacantes.

En relación a las imperfecciones cristalinas superficiales(pregunta de examen): Los límites de grano son las que mayor energía presentan. Los defectos de empaquetamiento pueden aparecer como consecuencia del movimiento de las dislocaciones. Una macla en un cristal CCC produce una secuencia ABCABABCABC.

La secuencia de empaquetamiento ABABABCABAB... correspondiente a una red HC presenta un defecto de empaquetamiento consistente en una zona muy delgada de estructura CCC. Verdadero. Falso.

La secuencia de empaquetamiento de una red CCC que presenta un defecto de empaquetamiento que origina una zona muy delgada de estructura HC es: АВСАВСАСВАСВА... ABABABBABAB... ABCABABCABCAB... АВСАВСВАСВАСВ..

¿Cuál será la separación entre las dislocaciones en un límite de grano de ángulo pequeño (0 = 5°) en el aluminio? (r (Al)= 0.143 Nm y estructura CCC). 1.06 nm. 2.12 nm. 3.28 nm.

Una de las respuestas siguientes no concierne a un límite de grano de ángulo pequeño: Puede ser de flexión o de torsión. Es un defecto lineal que recorre la frontera entre los granos. Da lugar a una pequeña desorientación entre las regiones que lo forman. Se produce por una adecuada disposición de dislocaciones de cuña o de tornillo.

En relación a las dislocaciones, elige la respuesta incorrecta (pregunta de examen): En una dislocación de cuña, el vector de Burgers es perpendicular a la línea de la dislocación. En una dislocación de tornillo, el vector de Burger ses paralelo a la línea de la dislocación. Una dislocación de cuña se mueve en su plano de deslizamiento, pero puede realizar un movimiento de deslizamiento cruzado cuando se encuentra una línea de vacantes. En una dislocación, el plano de desplazamiento contiene las direcciones del vector de Burgers y de la línea de dislocación.

Una dislocación de cuña tiene un único plano de deslizamiento. Verdadero. Falso.

Una dislocación de tornillo tiene infinitos planos de deslizamiento. Verdadero. Falso.

El deslizamiento cruzado (cross slip) es propio de una dislocación de cuña. Verdadero. Falso.

El vector de Burgers de una dislocación de cuña es paralelo a la línea de la dislocación. Verdadero. Falso.

En una dislocación en tornillo, el vector de Burgers forma con la línea de la dislocación un ángulo: 90º. 120º. 0º (paralelo). La orientación depende del plano de deslizamiento.

El movimiento de dislocaciones por escalada (climb) lo realizan las dislocaciones de tipo: Cuña. Mixtas. Tornillo. Ninguna de las opciones anteriores es correcta.

En relación a las imperfecciones cristalinas, señale la respuesta incorrecta. En una dislocación de tornillo, el movimiento se produce según la dirección definida por la línea de la dislocación. En una dislocación en cuña en un material CCC, el módulo del vector de Burgers es √2 a/2, donde a es el parámetro de red. En una dislocación en tornillo, el módulo del vector de Burgers en un material CCI es √3 a/2, donde a es el parámetro de red.

En relación a los defectos lineales: La dislocación de cuña, y no al de tornillo, produce zonas de tracción y compresión en el material. En una dislocación de tornillo, los vectores b y t definen un único plano de deslizamiento. Las dislocaciones de tornillo pueden realizar un movimiento de escalada y las de cuña, un deslizamiento cruzado.

La magnitud del vector de Burgers para el magnesio (HC, r (Mg) = 0.120 nm) es (pregunta de examen): 0.450 nm. 0.240 nm. 0.180 nm.

En relación con los defectos puntuales en las estructuras cristalinas, señala la afirmación correcta (pregunta de examen): El número de vacantes depende logarítmicamente de la temperatura del material. Los defectos tipo Schottky en cristales iónicos consisten en una vacante aniónica más una catiónica. Los átomos de impureza intersticial deben tener un número atómico mayor que el de los átomos que constituyen la red. En materiales cristalinos metálicos, los átomos de impureza sustitucional deben ser elementos no metálicos.

Un defecto Frenkel en el interior de un material iónico se caracteriza por tener una vacante: Catiónica más un catión intersticial. Catiónica más una vacante aniónica. Aniónica más un catión intersticial. Catiónica más un anión intersticial.

La energía de activación (Q) para la difusión es menor para la: Difusión en volumen. Difusión superficial. Difusión por los límites de grano.

La difusión en materiales sólidos puede realizarse por todos, menos uno, de los siguientes mecanismos. Señálelo: Por precipitación. Por movimiento de vacantes. Por mecanismo intersticial. Por intercambio atómico directo.

Para una misma temperatura, el Fe se autodifunde con más facilidad(mayor D) en la estructura CCI que en la C porque al estructura CCI tiene: Una menor fracción de vacantes en equilibrio. Una menor fracción de empaquetamiento. Un menor tamaño de los intersticios octaédricos. Un mayor tamaño de los intersticios octaédricos.

La difusión atómica en un material: Puede producirse por mecanismos distintos: en volumen, a través de límites de grano, o a través de superficies de grietas. Se producirá por uno u otro mecanismo en función de la energía de activación delos mismos. Se produce por intercambio directo de sus átomos. Se producirá por uno u otro mecanismo en función del área efectiva de los mismos.

En relación a las imperfecciones cristalinas, elija la opción incorrecta: Un átomo de impureza intersticial ocupa un intersticio de la red cristalina. En metales, el defecto Schottky consiste enque un átomo de la estructura cristalina migra a la superficie y origina una vacante. En cristales iónicos, el defecto Frenkel consiste en el desplazamiento de un catión de un intersticio a otro, diferente al original en al estructura cristalina. Ninguna de las afirmaciones anteriores es cierta.

En relación a los defectos puntuales: Un defecto Frenkel en un metal supone que un átomo se traslada a otro nudo de la red. Un defecto Frenkel en un cristal iónico supone el desplazamiento de un anión a una posición intersticial. Un defecto Schottky en un cristal iónico supone el desplazamiento de una pareja de iones a la superficie del cristal.

En relación a las vacantes: Su número aumenta sensiblemente con la temperatura. La energía libre en un sistema cargado de vacantes es menor que en el cristal perfecto. Su formación libera una cantidad de energía que depende de la fortaleza del enlace interatómico.

La difusión atómica en un material: Se produce mayoritariamente a través de defectos internos como dislocaciones. Resulta más fácil a través de la superficie externa del material. Se hace importante a través de limites de grano y superficie externa solo a altas temperaturas.

Las energías de activación para la difusión en volumen, en límite de grano y en superficie cumplen que: Qvol> Qlg >Qsup´: Verdadero. Falso.

La autodifusión es un fenómeno dependiente del tamaño de los átomos. Verdadero. Falso.

En los modos de difusión las zonas del cristal con más energía tienen menor energía de activación (Q). Verdadero. Falso.

Existen vacantes en todos los materiales cristalinos, salvo que la temperatura sea 0 K. Verdadero. Falso.

La difusividad se expresa: m/s. m^2/s. átomos/m^2. átomos/(m^2·K).