Deslizamiento cruzado

En ciencia de materiales , el deslizamiento cruzado es el proceso por el cual una dislocación de tornillo se mueve de un plano de deslizamiento a otro debido a tensiones locales . Permite el movimiento no planar de dislocaciones de tornillo. El movimiento no planar de dislocaciones de borde se logra a través del ascenso .

Dado que el vector de Burgers de una dislocación de tornillo perfecta es paralelo a la línea de dislocación, posee un número infinito de posibles planos de deslizamiento (planos que contienen la línea de dislocación y el vector de Burgers), a diferencia de una dislocación de borde o mixta, que tiene un único plano de deslizamiento. Por lo tanto, una dislocación de tornillo puede deslizarse a lo largo de cualquier plano que contenga su vector de Burgers. Durante el deslizamiento cruzado, la dislocación de tornillo cambia de deslizarse a lo largo de un plano de deslizamiento a deslizarse a lo largo de otro plano de deslizamiento diferente, denominado plano de deslizamiento cruzado. El deslizamiento cruzado de las dislocaciones en movimiento puede observarse mediante microscopía electrónica de transmisión . ^{[ 1 ]}

Los posibles planos de deslizamiento cruzado están determinados por el sistema cristalino . En metales cúbicos centrados en el cuerpo (BCC), una dislocación de tornillo con b=0,5< 1 11> puede deslizarse en planos {110}, {112} o {123}, todos los cuales tienen densidades de empaquetamiento comparables. ^{[ 2 ]} En metales cúbicos centrados en las caras (FCC), las dislocaciones de tornillo pueden deslizarse cruzadamente de un plano de tipo {111} a otro. Sin embargo, en metales FCC, las dislocaciones de tornillo puras se disocian en dos dislocaciones parciales mixtas en un plano {111}, y la dislocación de tornillo extendida solo puede deslizarse en el plano que contiene las dos dislocaciones parciales. ^{[ 3 ]} El mecanismo de Friedel-Escaig y el mecanismo de Fleischer se han propuesto para explicar el deslizamiento cruzado de dislocaciones parciales en metales FCC.

En el mecanismo de Friedel-Escaig, las dos dislocaciones parciales se contraen hasta un punto, formando una dislocación helicoidal perfecta en su plano de deslizamiento original, y luego se disocian nuevamente en el plano de deslizamiento cruzado, creando dos dislocaciones parciales diferentes. Las tensiones de cizallamiento pueden entonces impulsar la dislocación a extenderse y moverse sobre el plano de deslizamiento cruzado. ^{[ 4 ]} Las simulaciones atómicas han confirmado el mecanismo de Friedel-Escaig. ^{[ 5 ]}

Alternativamente, en el mecanismo de Fleischer, una dislocación parcial se emite hacia el plano de deslizamiento cruzado, y luego las dos dislocaciones parciales se contraen en dicho plano, creando una dislocación de barra de escalera. Posteriormente, la otra dislocación parcial se combina con la dislocación de barra de escalera, de modo que ambas dislocaciones parciales se encuentran en el plano de deslizamiento cruzado. Dado que la barra de escalera y las nuevas dislocaciones parciales son de alta energía, este mecanismo requeriría tensiones muy elevadas. ^{[ 3 ]}

El deslizamiento cruzado es importante para la plasticidad , ya que permite que se activen planos de deslizamiento adicionales y que las dislocaciones de tornillo eviten obstáculos. Las dislocaciones de tornillo pueden moverse alrededor de los obstáculos en su plano de deslizamiento primario (el plano con la mayor tensión de corte resuelta). Una dislocación de tornillo puede deslizarse sobre un plano de deslizamiento diferente hasta que haya superado el obstáculo, y luego puede regresar al plano de deslizamiento primario. ^{[ 3 ]} Las dislocaciones de tornillo pueden entonces evitar obstáculos mediante movimiento conservativo (sin requerir difusión atómica), a diferencia de las dislocaciones de borde que deben ascender para moverse alrededor de los obstáculos. Por lo tanto, algunos métodos para aumentar la tensión de fluencia de un material, como el endurecimiento por solución sólida, son menos efectivos porque, debido al deslizamiento cruzado, no bloquean el movimiento de las dislocaciones de tornillo. ^{[ 6 ]}

A altas velocidades de deformación (durante la etapa II de endurecimiento por deformación ), las simulaciones de dinámica de dislocaciones discretas (DD) han sugerido que el deslizamiento cruzado promueve la generación de dislocaciones y aumenta la velocidad de las dislocaciones de una manera que depende de la velocidad de deformación, lo que tiene el efecto de disminuir la tensión de fluencia y el endurecimiento por deformación. ^{[ 7 ]}

El deslizamiento cruzado también juega un papel importante en la recuperación dinámica (endurecimiento por deformación de etapa III) al promover la aniquilación de las dislocaciones helicoidales y luego el movimiento de las dislocaciones helicoidales hacia una disposición de menor energía.

• Deslizar
• Deformación plástica
• Índices de Miller