EXPRESSIO GRAFICA POLITJA

Solidificació d’un metall pur

La solidificació d’un metall es realitza en dues etapes:- EN AQUESTA ETAPA ES CREA LA MICROESTRUCUTURA

[pic 1]

Quan es forma el sòlid es desprèn calor. Hi ha una tensió superficial i una energia volumètrica.

Es formen molts nuclis que es desfan ja que no tenen la força suficient per contrarestar la força superficial.

Nucleació

Per a que una agrupació d'àtoms que estan en estat líquid s’ajuntin per formar un nucli sòlid, la mida del nucli ha de superar una mida mínima definida per l’anomenat radi crític (r*). Aquest radi crític ve determinat per un balanç energètic entre les diferents variables termodinàmiques que intervenen en el procés de solidificació.

Nucleació homogènia: nuclis formats exclusivament pels àtoms de metall que està solidificant.En aquest cas, per a que les agrupacions d'àtoms en estat sòlid superin el radi crític, es requereix un elevat subrefredament, es a dir, el material es manté en estat líquid per sota de la temperatura teòrica de solidificació.

[pic 2]

La diferència de temperatura és la variació de la temperatura real respecte a la teòrica[pic 3]

això és el sotsrefredament

Nucleació heterogènia: formació dels nuclis sobre una intercara sòlida preexistent:

• partícules sòlides presents en el si del metall líquid
• Les parets del motlle que conté el metall líquid

La nucleació es veu més afavorida per les vores del recipient.

En els processos industrials la nucleació heterogènia s’afavoreix amb l'addició d'agents nucleants al metall líquid per a afinar el gra i millorar les propietats mecàniques del material

Creixement cristal·lí

Ø Creixement cristal·lí dels nuclis sòlids per adició dels àtoms metàl·lics provinents del líquid.

Ø El tipus de creixement cristal·lí dependrà del gradient tèrmic existent en el líquid al front de la interfase sòlid - líquid.

Es despendrà més calor amb el líquid fred, aleshores el creixement és molt més ràpid i desorganitzat[pic 4][pic 5]

Fases: definició i tipus de fases

Fase: Part material que té la mateixa composició, estructura i propietats arreu, sota condicions d’equilibri[pic 6]

AIXÒ PASSA QUAN BARREJEM DOS O MÉS ELEMENTS

Quan barregem per obtenir un aliatge metàl·lic.

Pot ser que aquests elements facin diferents coses.

• Tipus de Fases

 Metalls i elements químics (Al, Fe, Cu, Si, etc.)

 Solucions sòlides (α, β, γ, λ, ...)

 Compostos intermetàl·lics (Fe3C, CuAl2, ...) Són cristal·lins, intermetàl·lic perquè no és ben bé un metall; té enllaços covalents, etc. Es comporta més com un ceràmic

 Compostos químics (FeO, MnS, etc.) totalment covalent i iònic, ja no és gens un metall. En dos elements químics, poden passar una o dues fases.

SOLUCIONS SÒLIDES ---- AIXÒ JA HO SABEM PERÒ PER RECORDAR

 Solució sòlida: combinació d’ àtoms de diferents elements, els quals es situen dins d’ una única estructura cristal·lina.

Tipus d’enllaç: metàl·lic

 En una solució sòlida es pot distingir un dissolvent i un solut. - dissolvent: element majoritari de la solució sòlida

- solut: element minoritari de la solució sòlida

Dos elements presenten:

- Solubilitat total: si la solució sòlida entre els dos elements es dona per a qualsevol composició de l’aliatge. Els elements han de complir les Regles de Hume-Rothery

- Solubilitat parcial: si el dissolvent solament accepta una determinada proporció de solut. La solució sòlida està restringida a un interval de concentracions.

Compostos intermetàl·lics

• Compost Intermetàl·lic: Compost format per dos o més elements que tenen una determinada composició, estructura i propietats. L’enllaç entre els elements que formen el compost deixa de ser totalment metàl·lic per passar a tenir una contribució d’altres enllaços (iònic i/o covalent).

• Compost intermetàl·lic estequiomètric: Un compost intermetàl·lic que la seva existència queda restringida a una única composició química, podent-se definir una formula química per identificar-lo (relació atòmica entre els elements que formen el compost)

• Compost intermetàl·lic No estequiomètric: Un compost intermetàl·lic que la seva existència queda definida en un interval de composicions, no podent-ne definir una formula química per identificar-lo, si no que es defineix com a una solució sòlida (l’estructura cristal·lina del compost presenta solubilitat amb els elements que el formen).

• Compost químic: Similar a un compost intermetàl·lic, però en el qual l’enllaç entre els elements que formen el compost deixa de ser metàl·lic per passar a ser iònic i/o covalent.

...