Los cristales y sus sistemas de deslizamiento
Introducción
Los cristales son materiales sólidos en los que los átomos están dispuestos de forma ordenada y repetitiva. La disposición de estos átomos influye en las propiedades mecánicas del material, incluida su capacidad para deformarse bajo tensión. Uno de los mecanismos clave de la deformación en los cristales es el deslizamiento, que se produce cuando las capas de átomos se desplazan entre sí bajo tensión. La capacidad de deslizamiento de un cristal depende de su estructura cristalina y del número de sistemas de deslizamiento disponibles.
Sistemas de deslizamiento
Un sistema de deslizamiento consiste en una combinación de un plano de deslizamiento y una dirección de deslizamiento. El plano de deslizamiento es el plano de mayor densidad atómica, en el que los átomos están más juntos, lo que facilita el deslizamiento de unas capas sobre otras. La dirección de deslizamiento es la dirección en la que se mueven los átomos durante la deformación. Los cristales con más sistemas de deslizamiento tienden a ser más dúctiles y pueden deformarse más fácilmente.
Tipos de cristales y sus sistemas de deslizamiento
1.Cristales FCC (Cúbicos Centrados en la Cara):
- Sistemas de deslizamiento: Los cristales FCC tienen 12 sistemas de deslizamiento. Estos cristales son muy dúctiles porque tienen un gran número de sistemas de deslizamiento, lo que les permite deformarse fácilmente bajo tensión. Algunos ejemplos comunes son el aluminio, el cobre y el oro.
- Plano de deslizamiento: {111}, que es el plano más denso del cristal.
- Dirección de deslizamiento: <110>, que es la dirección más densa del cristal.
2.Cristales BCC (cúbicos centrados en el cuerpo):
- Sistemas de deslizamiento: Los cristales BCC tienen 12 sistemas de deslizamiento, pero son menos activos a temperatura ambiente. Los materiales BCC tienden a ser más frágiles a bajas temperaturas, pero se vuelven más dúctiles a temperaturas más altas. Algunos ejemplos son el hierroy el cromo.
- Plano de deslizamiento: Planos {110}, {112} y {123}, pero están menos densamente empaquetados que en los cristales FCC.
- Dirección de deslizamiento: <111>.
3.Cristales HCP (Hexagonal Close-Packed):
- Sistemas de deslizamiento: Los cristales HCP tienen sólo 3 sistemas de deslizamientoen condiciones normales, lo que los hace más frágiles en comparación con los cristales FCC. El magnesioy el titanio son ejemplos de ello.
- Plano de deslizamiento: {0001}, el plano más densamente empaquetado.
- Dirección de deslizamiento: <11-20>.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un sistema de deslizamiento en los cristales?
Un sistema de deslizamiento es una combinación de un plano de deslizamiento (el plano con mayor densidad atómica) y una dirección de deslizamiento (la dirección en la que se mueven los átomos durante la deformación). Determina cómo puede deformarse un cristal bajo tensión.
¿Por qué los cristales FCC tienen más sistemas de deslizamiento que los cristales BCC o HCP?
Los cristales FCC tienen 12 sistemas de deslizamiento porque sus átomos están empaquetados más juntos, lo que facilita que las capas de átomos se deslicen unas sobre otras. El resultado es una mayor ductilidad en comparación con los cristales BCC o HCP.
¿Cómo afecta el número de sistemas de deslizamiento a la ductilidad de un material?
Cuantos más sistemas de deslizamiento tenga un cristal, más fácil le resultará al material deformarse sin romperse, lo que se traduce en una mayor ductilidad. Los cristales FCC, con sus 12 sistemas de deslizamiento, son más dúctiles que los cristales BCC o HCP, que tienen menos sistemas de deslizamiento activos.
¿Pueden afectar los sistemas de deslizamiento a la resistencia de un material?
Sí, el número de sistemas de deslizamiento influye en la resistencia de un material. Los materiales con menos sistemas de deslizamiento activos, como los cristales HCP, tienden a ser más resistentes pero más frágiles, mientras que los cristales FCC suelen ser más débiles pero más dúctiles debido a su mayor número de sistemas de deslizamiento.
¿Por qué los cristales BCC son más frágiles a bajas temperaturas?
A bajas temperaturas, los cristales BCC tienen menos sistemas de deslizamiento activos, lo que dificulta su deformación. Como resultado, es más probable que se fracturen bajo tensión, mostrando un comportamiento frágil a bajas temperaturas.
