Difetti nei cristalli

Difetti nei cristalli 1

Difetti nei solidi

• Solidificazione: a partire dal fuso

– 2 stadi

• Nucleazione

• Crescita per formare cristalli (struttura cristallina)

nuclei Struttura a grani

Cristalli in crescita

liquido

• Si parte dal fuso (liquido)

• I cristalli crescono fino a che non si incontrano 2

Materiali Policristallini

Bordi dei grani

• Regioni tra i varii cristalli

• Transizione da una zona

reticolare ad un’altra

• Leggermente disordinati

• I bordi hanno bassa densità

– Elevata mobilità

– Elevata diffusività

– Elevata reattività

chimica 3

Solidificazione

I grani possono essere

1. (più o meno delle stesse dimensioni in tutte le direzioni)

Equiassici

2. (allungati)

Colonnari ~ 8 cm

Calore Guscio di grani

equiassici

Colonnari in dovuti a forti

zone meno raffreddamenti

raffreddate nei pressi della

parete

Affinatori di grano: si aggiungono per formare grani più piccoli, più uniformi,

 equiassici. 4

Difetti nei solidi

Un cristallo perfetto non esiste.

• Difetti!?

• Perchè sono importanti?

Molte proprietà dei material sono dovute alla presenza di difetti!

Tipi di difetti

• (atomica)

Vacanze

• Atomi Difetti di punto

interstiziali

• Atomi sostituzionali Difetti di linea

• Dislocazioni Difetti di superficie

• Bordi dei grani 5

Difetti di Punto

• Vacanze:

-siti atomici vacanti. Vacanza

Piani distorti

• Autointerstiziale:

-atomi “extra” posizionati in siti normalmente non occupati.

autointerstiziale

Piani distorti

Attenzione: nei cristalli ionici va rispettata la neutralità elettrica

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Concentrazione d’equilibrio: difetti di

punto

• La concentrazione d’equilibrio varia con la Temperatura

Energia di attivazione

N. di difetti  



 

N Q

 



v v

exp

N. totale siti  

N kT

atomici. Temperatura

Costante di Boltzmann

-23

(1,38 x 10 J/atom-K)

-5

(8,62 x 10 eV/atom-K)

Ogni punto reticolare

è potenzialmente un sito

vacante. 7

Calcolo della concentrazione di vacanze

Calcolare il numero di vacanze presenti in un metro cubo di rame alla

temperatura di 1000°C.

L’energia di formazione di una vacanza è 0,9 eV/atomo, il peso atomico

del rame è 63,5 g/mol e la sua densità 8,4 g/cm .

3



   

6 27 3

10 79, 7 10 /