Defectos interfaciales y solidificación de un metal

Defectos interfaciales y solidificación de un metal.

Para definir los defectos interfaciales hay que  entender el proceso de los cristales, el cual  presentan una serie de imperfecciones o defectos que afectan directamente sus propiedades físicas, mecánicas que denotan cambios en la estructura de un material. La clasificaciones de las imperfecciones en los cristales obedece a la geometría o dimensiones de los defectos.

En algunos casos en la composición estructural de un material sucede que un átomo extra se vincula dentro de la estructura de su red en una posición que no esta ocupada, así formando un defecto intersticial. Los átomos pueden moverse en las redes cristalinas desde unas posiciones atómicos a otras si existe suficiente energía de activación. Esta energía procede de vibraciones térmicas de átomos que con las vacantes (defectos de equilibrio) a otros defectos cristalinos en la red puedan desplazarse a otras posiciones.

Los defectos interfaciales son aquellos limites que dividen un material en regiones, con una misma estructura cristalina pero con diferente orientación.  Este defecto constituye una desviación en la forma que se presentan los materiales, distorsionan la base estructural.

Los defectos interfaciales son límites que tienen dos dimensiones y regiones normalmente separadas de los materiales que tienen una estructura cristalina o cristalográfica de forma diferente. Entre los mas catalogados de este tipo de defectos se encuentran: superficie extrema, limites de grano, limites dobles, falla de apilamiento, limites de fases.

Los limites de grano son aquellos que dividen dos pequeños granos o cristales, el cual tienen diferentes orientaciones cristalográficas en materiales policristalinos. Estos tienen características principales  como transformó leve, baja densidad, alta movilidad, alta reactividad química.

Hay solidificación cuando existe un núcleo con pequeños cristales y cuando este núcleo crece de forma prolongada hasta dar origen a cristales y da forma de una estructura granular.

En Los metales los limites de grano se crean durante la solidificación cuando los cristales se han formado a partir de diferencias que crecen simultáneamente, vinculando unos a otros. Estos vienen determinados por las restricciones de crecimiento que se le da al material. Los limites de grano pueden ser identificados en los materiales como líneas oscuras. Ejemplo de ello, se encuentra la oxidación de metales ya que estos presentan estructuras policristalinos,  los átomos no llegan a completar los enlaces de estos.

Los granos juegan un papel muy importante en la determinación de las propiedades mecánicas de los materiales, por ejemplo a bajas temperaturas los materiales puros fallan por fisuras que pasan a través de los cristales, esto es conocido como transcristalina. Cuando se trata de temperaturas elevadas los límites de grano pierden su resistencia más rápido que los cristales, como consecuencia da resultado una fractura que siguen a lo largo de los limites, se le denomina a este procesos, intercristalina.

El tamaño del grano de los materiales como cristalinos por ejemplo, son de suma importancia ya que, la cantidad de superficie del limite de grano tienen un efecto significativo en la resistencia. Por otro lado se encuentran los defectos de apilamiento en FCC, estos aparecen cuando se interrumpe una secuencia ABC.  

Un límite gemelo es un tipo especial de límite de grano a través del cual hay una simetría de celosía especular específica, es decir, los átomos en un sitio del límite están ubicados en la imagen reflejada en la posición de otros átomos.

Solidificación de un metal.

Casi todos los materiales tienen una fase liquida, la solidificación de esta parte liquida permite tener un material útil con dos tipos de uso, uno es el recién solidificado, el cual es un material con una estructura intacta, y el tratamiento mecánica que es una modificación de la estructura. Estos se rigen por parámetros modificables: tamaño y forma de grano.

Los metales son solidificados en moldes para su posterior manejo. Estos moldes pueden tener ciertas formas determinadas (estructura de lingote). El lingote contiene tres tipos de estructuras granulares: zona templada, zona columnar y zona equiaxial.

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