Sistemas de Deslizamiento

La estructura cristalina, a pesar de ser una unión repetida de iones, átomos y moléculas bajo un patrón definido, es capaz de presentar una serie de defectos cristalográficos o irregularidades llamadas Dislocaciones. La presencia de estos defectos puede influenciar en gran manera a las propiedades mecánicas de un material. Las Dislocaciones se originan cuando un esfuerzo es aplicado sobre la estructura cristalina, desplazado los átomos de dicha estructura y existiendo la posibilidad de que ocurra una deformación permanente.

Ejemplo de Dislocación en Red Cristalina

La dirección y magnitud de las distorsiones ocasionadas por una dislocación pueden ser representadas mediante el Vector de Burgers (b). La magnitud y dirección de dicho vector es mucho mas fácil de apreciar si se inicia el análisis a partir de la estructura cristalina perfecta, es decir, sin deformaciones. En dicha estructura, puede trazarse un rectángulo cuyas medidas son múltiplos enteros de "a" (Largo de arista de celda unitaria). Cuando este rectángulo es trazado, puede introducirse la dislocación, la cual tendrá un efecto deformador no solamente sobre la red cristalina, sino también sobre el rectángulo. La dislocación originara la rotura de dicho rectángulo originando una figura abierta, siendo necesario un vector adicional para cerrar la figura. Dicho vector es el vector de Burgers.

Representación del Vector de Burgers

La dirección del vector depende del plano de dislocación, estando comúnmente sobre los planos de mayor empaquetamiento atómico. La magnitud del vector de Burgers puede calcularse mediante la siguiente ecuación (Solo para estructuras BCC y FCC):

Cuando el movimiento de dislocaciones origina una deformación plástica, se produce un Deslizamiento en la estructura cristalina. Generalmente, el deslizamiento ocurre en aquellos planos que poseen una mayor densidad atómica, y en aquellas direcciones que posean una mayor cantidad de átomos por unidad de longitud. Para que ocurra un deslizamiento, es necesaria la aplicación de un esfuerzo cortante critico.

Representación de Deslizamiento

Un Sistema de Deslizamiento describe al conjunto de planos de deslizamiento simétricamente idénticos, asociados a una familia de direcciones para las cuales el movimiento de dislocación puede ocurrir fácilmente y originar una deformación plástica. Estos sistemas se originan por la aplicación de fuerzas externas sobre la estructura cristalina, haciendo que partes de la misma se deslicen una sobre la otra.

Existen tres tipos de Sistemas de Deslizamiento, los cuales se describen a continuación:

1) En Estructuras Cubicas Centradas en Caras (FCC), el deslizamiento ocurre en el plano de mayor empaquetamiento. Específicamente, el plano de deslizamiento es de la forma  (111) y la dirección de desplazamiento es de la forma [110]. Los cristales FCC cuentan con 12 sistemas de deslizamiento, y el modulo del vector de Burgers es igual a la mínima distancia entre dos puntos de la red. En este tipo de sistemas se incluyen materiales como Cobre, Aluminio, Plata y Niquel.

2) En Estructuras Cubicas Centradas en Cuerpo (BCC), el deslizamiento ocurre en el plano con menor vector de Burgers. Sin embargo, a diferencia de las estructuras FCC, la estructura BCC no cuenta con planos auténticos de empaquetamiento compacto. El deslizamiento en las estructuras BCC requiere energía en forma de calor para activarse. Los planos {110} son los de mayor densidad atómica y, normalmente, el deslizamiento se produce en estos planos, pero en metales BBC el deslizamiento también se produce en planos {112} y {123}. Puesto que los planos de deslizamiento no son de máxima compactibilidad, la tensión de cizalladura necesaria para producir el deslizamiento en metales BBC es mayor que en metales FCC. La dirección de deslizamiento en metales BCC  siempre es del tipo [111].

3) En las Estructuras Hexagonales Compactas (HCP), el deslizamiento es mucho mas limitado que en las estructuras BCC y FCC. Las estructuras HCP cuentan con un numero muy bajo de sistemas de deslizamiento activos, por lo que los materiales formados bajo esta estructura tienden a ser frágiles. Generalmente, las estructuras HCP permiten el desplazamiento en planos basales densamente empacados {0001} con una direccion de [1120].

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