E3 Defectos: Dislocaciones y Vacancias

Tópico

La temperatura de este metal es la que determina, según una relación de tipo Arrhenius, la concentración de equilibrio de vacancias presentes en su red cristalina: cada vacancia, un sitio de la red que debería estar ocupado por un átomo pero que queda vacío, cuesta una energía de formación determinada, y cuanto mayor es la temperatura de este metal, más vacancias puede sostener en equilibrio térmico a pesar de ese costo energético. Que la temperatura de este metal sea mayor hace que, según esta relación de Arrhenius, la concentración de equilibrio de vacancias también sea mayor.

De manera independiente a estas vacancias, la densidad de dislocaciones de este metal —la longitud total de línea de dislocación por unidad de volumen— almacena, dentro del campo de deformación elástica que rodea a cada dislocación, una energía almacenada por dislocaciones que queda retenida dentro de la red incluso después de que cesa la carga que las introdujo. Que esta densidad de dislocaciones sea mayor hace que esta energía almacenada por dislocaciones también sea mayor, porque hay más línea de dislocación total aportando su propio campo de deformación a esa misma energía.

Esa misma densidad de dislocaciones no permanece fija: la deformación plástica que sufre este metal la incrementa progresivamente, según describe el modelo de Kocks-Mecking, a medida que las dislocaciones existentes se multiplican y generan nuevas dislocaciones al moverse unas contra otras. Que este metal acumule más deformación plástica hace que, según este modelo de Kocks-Mecking, la densidad de dislocaciones siga aumentando, aunque a un ritmo cada vez menor a medida que esas mismas dislocaciones empiezan también a aniquilarse entre sí.

Por eso este modelo, con la concentración de vacancias y la densidad de dislocaciones con las que se abrió, hace que esta densidad de defectos, puntuales y lineales en conjunto, controle dos consecuencias distintas de este metal: por un lado, alimenta a otro modelo de este conjunto, el que describe la resistencia mecánica de este metal según las relaciones de Hall-Petch y de Taylor, con esta misma densidad de dislocaciones como variable de entrada; por otro lado, esta concentración de vacancias controla, junto con la temperatura, la cinética de difusión que describe un modelo distinto de este conjunto, porque son estas mismas vacancias las que permiten que los átomos vecinos salten de un sitio de la red a otro. Que esta densidad de dislocaciones siga creciendo con la deformación plástica, según el mismo modelo de Kocks-Mecking con el que ya se introdujo aquí, hace que otro modelo más de este conjunto reutilice ese mismo modelo de Kocks-Mecking para describir el endurecimiento por deformación de este metal.

ID:4429