1.- Ley de Schmid1.- Ley de Schmid2.- influencia de la estructura cristalina2.- influencia de la estructura cristalina3.- Maclado (Maclas)3.- Maclado (Maclas)

GRUPO #6GRUPO #6

ING. DE MATERIALESING. DE MATERIALES

CICLO: 5º DE MECANICACICLO: 5º DE MECANICA

Ley de SchmidLey de Schmid

Podemos comprender el comportamiento de los metales que tienen Podemos comprender el comportamiento de los metales que tienen estructuras cristalinas distintas examinando la fuerza que se requiere para estructuras cristalinas distintas examinando la fuerza que se requiere para iniciar el proceso de deslizamiento. Suponga que aplicamos una fuerza iniciar el proceso de deslizamiento. Suponga que aplicamos una fuerza unidireccional F a un cilindro de metal que está formado por un solo cristal. unidireccional F a un cilindro de metal que está formado por un solo cristal. Podemos orientar el plano y la dirección de deslizamiento respecto a la Podemos orientar el plano y la dirección de deslizamiento respecto a la fuerza aplicada definiendo las ángulos fuerza aplicada definiendo las ángulos λλ y y ФФ, , λλ es el ángulo entre la es el ángulo entre la dirección de deslizamiento y la fuerza aplicada y dirección de deslizamiento y la fuerza aplicada y ФФ es el ángulo entre la es el ángulo entre la perpendicular al plano de deslizamiento y la fuerza aplicadaperpendicular al plano de deslizamiento y la fuerza aplicada

Ley de SchmidLey de SchmidPara que la dislocación se mueva en este sistema de deslizamiento, Para que la dislocación se mueva en este sistema de deslizamiento, la fuerza aplicada debe producir una fuerza cortante actuando en la la fuerza aplicada debe producir una fuerza cortante actuando en la dirección del deslizamiento. Esta fuerza resultante F está dada por:dirección del deslizamiento. Esta fuerza resultante F está dada por:

cosFFr

Si dividimos la ecuación entre el área del plano de deslizamiento, Si dividimos la ecuación entre el área del plano de deslizamiento, A=AA=A00/cos /cos ФФ obtendremos la ley de Schmid: obtendremos la ley de Schmid:

coscos Donde:Donde:

A

Fr0A

F

Diseño de un proceso de Diseño de un proceso de crecimiento de un monocristalcrecimiento de un monocristal

Deseamos producir una barra de Deseamos producir una barra de monocristal de aluminio puro, el cual tiene monocristal de aluminio puro, el cual tiene un esfuerzo cortante crítico resuelto de un esfuerzo cortante crítico resuelto de 148psi. Desearíamos que la barra este 148psi. Desearíamos que la barra este orientada de tal modo que cuando se le orientada de tal modo que cuando se le aplique un esfuerzo axial de 500psi, se aplique un esfuerzo axial de 500psi, se deforme por deslizamiento a 45º respecto deforme por deslizamiento a 45º respecto a su eje y actué sobre un sensor que a su eje y actué sobre un sensor que detecte la sobre carga. Diseñe la barra y detecte la sobre carga. Diseñe la barra y un método para poder producirla.un método para poder producirla.

Solución:Solución: Las dislocaciones comienzanLas dislocaciones comienzan a moverse cuando el esfuerzo a moverse cuando el esfuerzo

cortante resuelto Tr, es igual al esfuerzo cortante critico cortante resuelto Tr, es igual al esfuerzo cortante critico resuelto, 148psi. De acuerdo con la ley de Schmid;resuelto, 148psi. De acuerdo con la ley de Schmid;

Como deseamos que haya deslizamiento en un ángulo de Como deseamos que haya deslizamiento en un ángulo de 45º respecto al eje de la barra , A = 45º, y45º respecto al eje de la barra , A = 45º, y

En consecuencia debemos producir una barra orientada de En consecuencia debemos producir una barra orientada de tal modo que A= 45º y que O= 65.2º. Obsérvese que O y A tal modo que A= 45º y que O= 65.2º. Obsérvese que O y A suman 90º. Podríamos hacerlo con un proceso de suman 90º. Podríamos hacerlo con un proceso de solidificación. Se orientaría un cristal semilla de aluminio solidificación. Se orientaría un cristal semilla de aluminio solidó en el fondo del molde. En el molde, se podría solidó en el fondo del molde. En el molde, se podría introducir aluminio liquido. El líquido se comienza a introducir aluminio liquido. El líquido se comienza a solidificarse a partir de un cristal inicial y se produce una solidificarse a partir de un cristal inicial y se produce una barra de monocristal con la orientación adecuada.barra de monocristal con la orientación adecuada.

Teoría de deslizamientosTeoría de deslizamientosLos planos mas densamente poblados en las estructura Los planos mas densamente poblados en las estructura fcc son considerablemente más numerosos respecto de fcc son considerablemente más numerosos respecto de un bcc. Por esta razón, es energéticamente más un bcc. Por esta razón, es energéticamente más favorable deformar metales fcc (Ag, Cu, Al) que hcp favorable deformar metales fcc (Ag, Cu, Al) que hcp (Mg, Co, Ti) y bcc (Fe, Mo). La dificultad para efectuar la (Mg, Co, Ti) y bcc (Fe, Mo). La dificultad para efectuar la acción de corte, es el llamado esfuerzo cortante crítico.acción de corte, es el llamado esfuerzo cortante crítico.Este se define como la componente de la fuerza en el Este se define como la componente de la fuerza en el plano de deslizamiento, dividido por el área del plano plano de deslizamiento, dividido por el área del plano de deslizamientode deslizamiento

Esfuerzo cortante critico y sistemas de deslizamientoEsfuerzo cortante critico y sistemas de deslizamiento

En los metales fcc, el esfuerzo cortante resultante En los metales fcc, el esfuerzo cortante resultante

crítico es bajo y existe un número óptimo de planos crítico es bajo y existe un número óptimo de planos

de deslizamiento(12sd ); en consecuencia, los de deslizamiento(12sd ); en consecuencia, los

metales fcc tienden a ser dúctiles. En el caso de los metales fcc tienden a ser dúctiles. En el caso de los

metales bcc, no hay planos compactos disponibles metales bcc, no hay planos compactos disponibles

y el esfuerzo cortante resultante crítico es alto; por y el esfuerzo cortante resultante crítico es alto; por

lo que los metales bcc tienden a ser lo que los metales bcc tienden a ser

resistentes(48sd). El número de sistemas de resistentes(48sd). El número de sistemas de

deslizamiento en los metales hcp es limitado, deslizamiento en los metales hcp es limitado,

haciendo que estos metales se comporten de haciendo que estos metales se comporten de

manera frágil(3sd).manera frágil(3sd).

Deslizamiento CruzadoDeslizamiento Cruzado

Surge cuando una disolución cambia de Surge cuando una disolución cambia de dirección de deslizamiento, es decir dirección de deslizamiento, es decir continua moviéndose en una dirección continua moviéndose en una dirección adecuada por una obstrucción.adecuada por una obstrucción.

En los metales HCP no existe este tipo de En los metales HCP no existe este tipo de deslizamiento por que sus planos son deslizamiento por que sus planos son paralelos, en cambio en los metales FCC y paralelos, en cambio en los metales FCC y BCC si hay deslizamiento cruzado y ayuda BCC si hay deslizamiento cruzado y ayuda a mantener la ductilidad.a mantener la ductilidad.

Resumen de la influencia de las Resumen de la influencia de las estructuras cristalinasestructuras cristalinas

DEFECTOS SUPERFICIALES

Los defectos superficiales son los

límites o bordes o planos que dividen

un material en regiones, cada una de

las cuales tiene la misma estructura

cristalina pero diferente orientación.

Superficie del material Las dimensiones exteriores del material

representan superficies en donde termina el cristal en forma súbita. Cada átomo es la superficie ya no tiene el numero adecuado de coordinación y se interrumpe el enlazamiento atómico.

Esto es un factor muy importante en la fabricación de dispositivos micro eléctricos a base de Si. L superficie exterior también puede ser muy áspera, contener muestras muy diminutas y ser mucho mas reactiva que el interior del material.

LIMITES DE GRANO

Se puede definir como la superficie que separa los granos individuales de diferentes orientaciones cristalográficas en materiales policristalinos.

Limites de grano: Superficies que separan los distintos granos del

material policristalino.

– Un grano es una porción del material que contiene átomos con una disposición atómica idéntica. Sin embargo, cada grano tiene una orientación cristalográfica distinta.

– Las fronteras de grano son regiones donde existe desorden estructural (cambio de orientación cristalográfica). Algunos átomos están más comprimidos y otros más alejados.

LIMITE DE GRANOLIMITE DE GRANO

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.

Las maclas consisten en agrupaciones homogéneas de uno o de varios individuos de la misma especie que poseen en común dos de sustres direcciones cristalográficas principales.

Muchas maclas se reconocen fácilmente debido a que en ellas existen ángulos entrantes dirigidos hacia el interior del cristal

Limite de MaclaLimite de Macla

LIMITES DE GRANO PEQUEÑOLIMITES DE GRANO PEQUEÑO

Distribución de dislocaciones que producen pequeñas desviaciones en la orientación cristalográficas de las redes adyacentes.

Defectos (irregularidades) de apilamiento: interrupción o irregularidad en la secuencia de apilamiento de los planos compactos cristalinos

Energías de defectos superficiales Energías de defectos superficiales en algunos metalesen algunos metales

Limites de DominioLimites de Dominio

Dominio: Es una pequeña región del Dominio: Es una pequeña región del material cuya dirección de magnetización material cuya dirección de magnetización o polarización dieléctrica permanece igual.o polarización dieléctrica permanece igual.

Limite de Dominio: se produce por Limite de Dominio: se produce por materiales que desarrollan magnetización materiales que desarrollan magnetización espontánea y reversible (ferro magnéticos espontánea y reversible (ferro magnéticos o ferri magnéticos) cómo el Fe, Co, Ni y o ferri magnéticos) cómo el Fe, Co, Ni y Fe3, O4 y otras ferritas magnéticas.Fe3, O4 y otras ferritas magnéticas.

Ecuación de Hall-PetchEcuación de Hall-Petch Endurecimiento por

reducción del tamaño de grano.

– Los materiales generalmente aumentan su resistencia a la fluencia según la expresión.

σ y = σ 0 + k d -1/2 – Esta expresión

recibe el nombre de ecuación de Hall-Petch.

Donde:Donde: σ y limite elástico d diámetro promedio de

granos σ 0 y k son constantes para

el metal

NOTA: LA ECUACION DE HALL-

PETCH NO ES VALIDA EN MATERIALES CON GRANOS EXEPCIONALMENTE GRANDES O ULTRAFINOS.

Microscopia Optica

Es una técnica que se utiliza para revelar las propiedades microestructurales , como limites de grano donde se requiere un aumento aproximado menor que 2000

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA http://www.unalmed.edu.co/~cpgarcia/http://www.unalmed.edu.co/~cpgarcia/

Defectos1.pdfDefectos1.pdf http://books.google.es/books?http://books.google.es/books?

id=2kpDKWJ7eYIC&pg=RA1-id=2kpDKWJ7eYIC&pg=RA1-PA149&lpg=RA1-PA149&lpg=RA1-PA149&dq=ley+de+schmid&source=bl&otsPA149&dq=ley+de+schmid&source=bl&ots=qXSjp59o-=qXSjp59o-s&sig=NindfXArSDle8iVUcNyC_sLzTbA&hl=es&sig=NindfXArSDle8iVUcNyC_sLzTbA&hl=es&ei=32cKSrzRKM_HtgfDq_miAQ&sa=X&oi=s&ei=32cKSrzRKM_HtgfDq_miAQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6book_result&ct=result&resnum=6

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http://es.wikipedia.org/wiki/Microscop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Microscop%C3%ADa