Propiedades de la vacancia en indio y estaño puros

C. DELUQUE TORO; J. R. FERNÁNDEZ; S. RAMOS DE DEBIAGGI

Rosario

Congreso; SAM/CONAMET 2011, 11º Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales; 2011

Sociedad Argentina de Materiales

Las aleaciones del sistema Cu-In-Sn poseen gran interés tecnológico por su aplicación en soldaduras libres de Pb en circuitos electrónicos. La formación de intermetálicos en este sistema ternario ha sido objeto de recientes estudios experimentales y teóricos a fin de caracterizar las propiedades de la soldadura.En el presente trabajo se estudian los metales base puros In y Sn y las propiedades de la vacancia en cada uno de ellos. El In posee una estructura tetragonal centrada en las caras (con c/a=1.521, valor próximo a la estructura fcc), estable hasta el punto de fusión, a unos 430 K. Por otro lado, el Sn tiene estructura cúbica de diamante a temperaturas inferiores a los 286 K (estaño gris o Sn alfa) que transforma a tetragonal centrada en el cuerpo y que es estable hasta la temperatura de fusión, a los 505 K (estaño blanco o Sn beta). El mecanismo de difusión por vacancias es fundamental en el transporte atómico y, en consecuencia, es importante conocer las propiedades de este defecto puntual. Experimentalmente se encuentra que su energía de formación es de 0.48 eV en el In y 0.51 eV en el Sn beta [1]. En la fase Sna, sólo se cuenta con una medición del umbral de energía para la creación de un par de Frenkel a bajas temperaturas, de unos 12 eV [2].El estudio de los metales puros se realiza a través del cálculo computacional a nivel atómico utilizando potenciales de interacción semiempíricos. Para ello, se cuenta con potenciales tipo Modified Embedded Atom Method (MEAM) disponibles para ambos metales a través de trabajos de otros autores [3, 4]. El modelo MEAM es una variación del más conocido EAM que permitiría tener en cuenta la dependencia angular de la interacción en muchos sistemas metálicos. Las simulaciones se realizan con el programa LAMMPS [5], un código de dinámica molecular clásica que permite modelar eficientemente, en uno o más procesadores, sistemas de partículas de muy diversa índole usando una gran variedad de campos de fuerza y condiciones de borde.Se estudian algunas propiedades de los metales puros (estabilidad mecánica de fases, constantes elásticas, expansión térmica, etc.) en función de la temperatura. Se calculan energías de formación y migración de la vacancia y se compara con los resultados experimentales disponibles en la literatura.Referencias: [1]  Landolt-Börnstein, New Series, Vol. 25 (Springer-Verlag, Berlin, 1991).[2] S. Myhra y R. B. Gardiner, Radiat. Eff. 15, 209-216 (1972).[3] Eun Cheol Do, Young-Han Shin y Byeong-Joo Lee, CALPHAD 32, 82-83 (2008).[4] R. Ravelo y M. Baskes, Phys. Rev. Lett. 79, 2482-2485 (1997).[5] S. J. Plimpton, J. Comp. Phys. 117, 1-19 (1995).