Dislocaciones!
Cuando deforma un material hay dos grandes regímenes, elástico y plástico. El elástico es como suena, tira o aplasta el material y suéltalo y vuelve a la posición original. Esto funciona porque los átomos no se “bloquean” en su lugar como los legos. En cambio, tienen un potencial que varía con la distancia, como este …
A cada átomo le gustaría sentarse en el fondo del potencial, pero al agregar energía podemos empujarlos hacia los lados de este pozo. Luego, cuando se elimina la fuerza, se “deslizarán” de regreso a su posición original. Si este comportamiento es todo lo que un material puede hacer, es quebradizo. Si tira de él lo suficiente, los átomos se estirarán un poco, luego simplemente se romperán. Para que un material sea dúctil y se deforme de manera plástica , los átomos deben tener una forma de moverse uno al lado del otro. La forma en que esto ocurre es a través de dislocaciones.
Una dislocación es esencialmente un medio plano adicional de átomos que se empuja a través del material. La mejor analogía es como mover una ondulación a través de una alfombra, tratar de arrastrar una alfombra y requiere mucho esfuerzo, poner una pequeña ola en un lado y empujarla requiere mucho menos trabajo. En la ilustración superior puede ver cómo este movimiento permite que el material se deforme sin romper una gran cantidad de enlaces atómicos a la vez. Lo que es más, casi todos los materiales cristalinos tienen dislocaciones cuando se hacen, se forman dislocaciones en las interfaces, los límites de grano y en todo el material para acomodar la tensión. También hay formas para que las dislocaciones se multipliquen y transfieran a otros planos de átomos, permitiendo que el material se deforme de manera uniforme. Lo que diferencia a los metales de otros materiales cristalinos frágiles es la unión. Si bien el silicio tiene dislocaciones, no se deslizan fácilmente, por lo que una vez que tira lo suficiente para salir del régimen elástico, simplemente se rompe. Los metales, por otro lado, tienen enlaces metálicos, en lugar de covalentes / iónicos, en los cuales los átomos no están rigurosamente unidos direccionalmente. Esto permite que ese medio plano adicional de átomos se propague a través del material. En materiales como el aluminio puro, esto puede suceder muy fácilmente, lo que lleva a un material blando muy dúctil. En algo como el titanio, las dislocaciones son más difíciles de mover, y debido a que los átomos se apilan de manera diferente, no pueden moverse igualmente bien en diferentes direcciones. La metalurgia es en efecto una gestión de la dislocación, bloquea las dislocaciones por completo y tiene un material quebradizo, deje que se muevan fácilmente y tiene algo demasiado blando para usar.
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