Imperfezioni nei solidi

IMPERFEZIONI NEI SOLIDI

difetto puntuale

• la vacanza è un sito vacante del reticolo ovvero un posto originariamente occupato mancante di un atomo

la presenza di vacanze aumenta l'entropia del sistema

→ le vacanze aumentano all’aumentare della T

ΔG_v = n · Δg_v + T·S con S = k · Δg ln2

Vediamo ora un processo termicamente attivato

Legge di ARRHENIUS

y = y₀ · exp(-ΔG_v / kT)

→

N_v = N · exp(-Q_v / kT)

^{Mo tot. atomi}

per la formazione di una V.

costante di Boltzmann

1.38 · 10 ^-23

N_v/N = A · exp(-ΔG / kT)

1/T

• l’autointerstiziale è un atomo del cristallo che si trova spostato in un sito interstiziale, ovvero un piccolo spazio vuoto che normalmente non viene occupato

Leghe: materiali costituiti oltre che dal metallo base anche da atomi di impurità

→ soluzione solida: per aggiunta di atomi di soluto nel materiale ospitante mantenendo la struttura cristallina

→ i difetti puntuali di impurità sono di due tipi:

• sostituzionali (ex. Cu-Ni)
• interstiziali (ex. C)

IMPERFEZIONI NEI SOLIDI

difetto puntuale

• la vacanza è un sito vacante del reticolo ovvero un posto momentaneamente occupato mancante di un atomo

la presenza di vacanze aumenta l'entropia del sistema

N_v = N · exp (-^Q_v/_{k · T} )

- M° tot. - costante - N° atomici - di Boltzmann 1.38 · 10^-23 J

"E_v per la formazione di una v."

⇒ le vacanze aumentano all'aumentare della T

ΔG = n · ΔG_v + T · S con S = k · Δln Ω

Vediamo ora un processo termicamente attivato

legge di ARRHENIUS y = y_o · exp (-^ΔG/_kT)

N_v = ⁿ/_N = A · exp (-^ΔG/_kT)

• l'autointerstiziale è un atomo del cristallo che si trova riportato in un sito interstiziale, ovvero un piccolo spazio vuoto che normalmente non viene occupato

leghe: materiali costituiti oltre che dal metallo base anche da atomi di impurità

• ⇒ soluzione solida ; per aggiunta di atomi di soluto nel materiale ospitate mantenendo la struttura cristallina
• → i difetti puntuali di impurità sono di due tipi: - sostituzionali (ex. Cu-Ni) - interstiziali (ex. C)

la composizione della lega si esprime o in percentuale peso o in percentuale atomica

C = _m1 / _m1+m2 ·100

C = _n1 / _n1+n2 ·100

• la dislocazione è un difetto lineare intorno a cui gli atomi sono fuori posto. Esistono 3 tipi.
  • a spigolo: viene aggiunto un semipiano i cui spigoli terminano nei cristalli. È un difetto che si sviluppa attorno all'asse del semipiano
  • a vite: causa ottenuta da uno sfaso di taglio, la regione superiore ruota attorno
  • mista

l'ampiezza e la direzione della dislocazione dei reticoli associata con una dislocazione vengono espresse dal vettore di Burggers.

• difetti interfacciali sono aree di confine 2D e separano regioni a differente struttura cristallina e/o orientazione cristallografica. Questi sono:
  • superfici esterne: gli atomi superficiali hanno maggiore E_u
  • bordi dei grani: tra grani adiacenti sono possibili disallineamenti cristallografica
    • se limitati bordo di grano è piccolo / bordo angolo alto (ex bordo) un angolo

Coesione tra fasi

La diffusione

• Il trasferimento di massa sia all'interno di un solido sia da parte di un liquido o di un gas avviene tramite la diffusione
• Ex. Coppia di diff. = 2 barre di metalli differenti (Cu-Ni) a contatto
• Scaldata a elevate temp.
• Raffreddata a T ambiente
• Interdiffusione
• Metti bene se metalli puri => autodiffusione

Condizioni:

• posizione adiacente vuota
• sufficiente energia per vincere i legami (vibrazione)

Tipologie:

• per vacanze
• interstiziale

se c è costante => diff. stazionaria (ex. atomi di gas attraverso un lamina di un metallo con concentrazione esterni = cost.)

• J = _Q/_At - Indica quanto è veloce

J = -D dc/dx

ca profilo di concentrazione

la pendetta usando il grado è