Ciencia de los metales. Asdrúbal Valencia Giraldo

no definen un plano único y el movimiento de la dislocación no está restringido a un plano específico. Se notará que el desplazamiento de los átomos y, por tanto, del peldaño de la dislocación de tornillo son paralelos a la línea de dislocación. Esto se puede apreciar mejor si se considera una vista en planta de los átomos situados por encima y por debajo del plano que contiene la dislocación (véase figura 7.29).

      Figura 7.27 Formación y movimiento de una dislocación de tornillo pura desde AA’ hasta BB’

      Figura 7.28 Creación de un peldaño de deslizamiento por el movimiento de una dislocación de tornillo

      Figura 7.29 Colocación de los átomos alrededor de una dislocación de tornillo

      El movimiento de la dislocación de tornillo produce un desplazamiento paralelo a la línea de dislocación, es decir, puede pasar de un plano de deslizamiento a otro adyacente, siempre que posean una dirección común de deslizamiento.

      7.5.2. Deslizamiento cruzado

      Como las dislocaciones de tornillo son libres de vagar por fuera de sus planos originales de movimiento, pueden tomar parte en el deslizamiento cruzado y en reacciones complicadas con otras dislocaciones, lo cual lleva a la formación de redes complejas de dislocación. El deslizamiento cruzado se puede visualizar con ayuda de la figura 7.30.

      Figura 7.30 Deslizamiento cruzado de la dislocación de tornillo XY del plano A al B y de nuevo al A

      El deslizamiento siempre ocurre en dirección del vector de Burgers b.

      Al principio de la deformación plástica, la dislocación de tornillo XY se mueve sobre el plano A. Si la continuación del movimiento en el plano A se ve impedida por un obstáculo, como una partícula, la dislocación de tornillo puede cruzar sobre otro plano equivalente, como B, y continuar su movimiento (véase figura 7.30). Como el vector de Burgers no cambia, el deslizamiento continúa en la misma dirección, aunque en un plano diferente. La dislocación de tornillo puede continuar sobre el plano B o regresar al plano A por un segundo proceso de deslizamiento.

      En la figura 7.31 se observa el deslizamiento cruzado de un anillo de dislocaciones en un cristal fcc, donde la dislocación de tornillo se mueve en planos {111}, pero puede cambiar de un plano {111} a otro de la misma forma. En la figura 7.31, un pequeño anillo de dislocación con vector de Burgers b = (1/2) [1 ̅ 11] se está expandiendo en el plano (111) bajo la acción de un pequeño esfuerzo cizallante. Como se indicó en la figura 7.19, en w y en y, la dislocación es de borde puro positiva y negativa respectivamente, y en x y en z es de tornillo puro derecha e izquierda, en su orden. Supóngase que, en un momento determinado, la tensión cizallante que hace expandir el anillo tiende a mover la dislocación sobre el plano (11 ̅ 1) en vez de (111) (véase figura 7.31b). Como la dislocación de tornillo pura en z puede moverse libremente en el plano (11 ̅ 1) y se sigue expandiendo sobre él (véase figura 7.31c), cuando el anillo vuelve al plano original (111) se da un deslizamiento cruzado doble (véase figura 7.31d). Nótese que durante el movimiento de la dislocación sobre el plano de deslizamiento cruzado, solo se ha movido la componente de tornillo.

      Las dislocaciones se mueven por deslizamiento a velocidades que dependen del esfuerzo cizallante aplicado, la pureza del cristal, la temperatura y el tipo de dislocación. Una relación empírica entre la velocidad y la tensión es:

      v = v0 e(-A/τ),

      donde v0 y A son constantes del material.

      Figura 7.31 Deslizamiento cruzado en un cristal fcc. La dirección 101 es común a los planos (111) y (11).

      7.5.3. Ascenso

      En el deslizamiento normal, una dislocación de borde se mueve sobre un plano en la dirección del vector de Burgers, y en este solo toman parte pequeños desplazamientos localizados de filas de átomos, sobre dicho plano. Esto es lo que ocurre a temperaturas bajas cuando la difusión es difícil y no hay grandes concentraciones de defectos puntuales. Sin embargo, a temperaturas elevadas, una dislocación de borde puede moverse fuera de su plano de deslizamiento mediante el proceso de ascenso. Este movimiento implica la remoción de la fila de átomos que forman el borde del semiplano extra, típico de la dislocación de borde (véase figura 7.32).

      Figura 7.32 Ascenso de la dislocación de borde

      Esto solo puede darse mediante la difusión de átomos hacia afuera de la dislocación, ya sea que vayan a lugares intersticiales o que las vacancias se difundan a estos lugares. Si se mueve la fila inferior normal al plano (véase figura 7.33b), la línea de dislocación asciende una distancia atómica (véase figura 7.33a); esto es un ascenso positivo. De manera similar, si se introduce una fila extra, la línea de dislocación se mueve hacia abajo una distancia atómica (véase figura 7.33c); esto es ascenso negativo. Este movimiento depende de la difusión y, por tanto, de la energía suministrada generalmente a modo de activación térmica. A temperatura elevada es muy importante esta forma de movimiento no conservativo.

      Figura 7.33 Ascenso positivo (a) y negativo (c) de la dislocación en (b)

      7.5.4. Interacción dislocación-dislocación: escalones y pliegues

      La forma más simple de deformación plástica comprende el movimiento de dislocaciones sobre un conjunto de planos paralelos; pero, en la práctica, las dislocaciones se generan y mueven simultáneamente en más de un sistema de deslizamiento. En estas circunstancias, las dislocaciones situadas en diferentes sistemas deben cortarse unas con otras, con cambios predecibles en la geometría. En la figura 7.34 se muestran dos intersecciones diferentes entre dislocaciones de cuña. En el primer caso (véase figura 7.34a), donde los vectores de Burgers son perpendiculares, la intersección de la dislocación AB lleva a un simple alargamiento de la dislocación XY. Por otro lado, la dislocación XY con vector de Burgers corta la dislocación AB, produciendo el escalón PP’ (jog), que tiene una longitud igual a . El vector de Burgers de PP’ es, sin embargo, —el mismo de la dislocación a la cual pertenece—. Como y PP’ son perpendiculares entre sí, el escalón PP’ es de tipo de borde. Se puede demostrar que este escalón no impide el movimiento de la dislocación AB.

      Cuando los vectores de las dislocaciones de cuña que se intersectan son paralelos, los escalones producidos son de naturaleza diferente. Como se ve en la figura 7.34b, la dislocación XY, con su vector de Burgers , produce un escalón en la dislocación AB. Como el vector de Burgers de la dislocación AB es paralelo al escalón PP’, el escalón es del tipo de hélice. Del mismo modo, el escalón QQ’ en la dislocación XY también es de tornillo. Los escalones de hélice PP’ y QQ’ tienen mayor movilidad que las dislocaciones a las cuales pertenecen, y por ello su presencia no obstaculiza el movimiento general de la dislocación.

      En resumen, los escalones generados en las dislocaciones de borde no afectan el movimiento de ellas. En la figura 7.35 se ve una síntesis de los tipos de pliegues