Stato solido e Difetti strutturali

IMPUREZZE:

Un materiale puro è praticamente impossibile da ottenere: sono sempre presenti

impurezze o atomi estranei.

Le impurezze possono essere di tipo:

a) Sostituzionali: le impurezze sostituiscono gli atomi ospitanti;

b) Interstiziali: le impurezze riempiono i vuoti o gli interstizi presenti tra gli atomi

ospitanti.

IMPUREZZE:

Anche nei materiali ceramici (materiali inorganici non metallici costituiti da elementi

metallici e non metallici legati fra loro prevalentemente da legami ionici e/o covalenti)

le impurezze possono essere di tipo: a) Sostituzionali: le impurezze sostituiscono gli

atomi ospitanti;

b) Interstiziali: le impurezze riempiono i vuoti o gli interstizi presenti tra gli atomi

ospitanti.

Per un interstiziale, il raggio ionico dell’impurezza deve essere relativamente piccolo

rispetto all’anione.

Essendoci sia anioni che cationi, un’impurezza sostituzionale prende il posto dello

ione al quale è elettricamente più simile: un catione sostituisce un catione, un

2+ 2-

anione sostituisce un anione. (ad es. nel NaCl, Ca e O sostituiscono,

+ -

rispettivamente Na e Cl .

DIFETTI DI LINEA-DISLOCAZIONI:

• Difetto lineare intorno a cui gli atomi sono fuori posto; 12 2

• Si formano con facilità, presentano un’elevata densità (10 disl/cm ) ed esercitano

una forte influenza sulle proprietà meccaniche dei materiali: facilitano lo scorrimento

tra i piani del reticolo e quindi la deformazione plastica.

• Dislocazione a spigolo: presenza di un semipiano di atomi aggiuntivo

• Dislocazione a vite: distorsione prodotta da uno sforzo di taglio

• Dislocazione mista: con entrambi i tipi di dislocazione (presente nella maggior

parte dei cristalli).

Difetti lineari: le dislocazioni a spigolo:

➢ La dislocazione a spigolo si ottiene pensando di inserire un piano di atomi fra i piani

del reticolo cristallino;

➢ Le dislocazioni rendono possibili le deformazioni plastiche nei metalli con bassi

sforzi.

DIFETTI DI SUPERFICIE (INTERFACCIALI):

Aree di confine che hanno due dimensioni e che normalmente separano regioni di

materiali con differente struttura cristallina e/o differente orientazione cristallografica.

A queste imperfezioni appartengono:

▪ bordi di grano: rappresentano la tipologia più diffusa;

▪ difetti di impilamento;

▪ geminati;

▪ bordi a basso/alto angolo di incidenza.

BORDI DI GRANO:

• Un materiale policristallino (in genere metallico) è formato da tanti piccoli cristalli

(grani cristallini o cristalliti).

• Nei diversi grani i piani reticolari sono orientati in modo diverso.

• I bordi di grano si creano durante la solidificazione, quando i cristalli formati dai

diversi nuclei crescono e si incontrano tra loro.

• I bordi di grano rappresentano l'interfaccia tra due grani di un materiale poli-

cristallino.

• Sono difetti cristallini principalmente dei metalli.

• All'aumentare dei bordi di grano diminuiscono la conducibilità termica ed elettrica

del materiale.