Nucleación homogénea: Se da en el líquido fundido cuando el metal proporciona por sí mismo los átomos para formar el núcleo, ocurre cuando el subenfriamiento es lo suficiente como para causar la formación de un núcleo estable.

Por: Zareth Manotas Acosta                  facultad: Ingeniería industrial

Prof: Mónica  Monsalve                         UA    Materiales de ingeniería

Solidificación

Cotidianamente en procesos industriales entre metales y aleaciones, compuestos cerámicos y polímeros el material pasa por una serie de procesos a los cuales este mismo es sometido para lograr la forma que se requiera o que cuente con las características físicas y químicas que se necesiten en ese momento, en material en algún momento de su procesamiento es líquido, el líquido se solidifica al enfriarse por debajo de su temperatura de solidificación. Él material posteriormente puede ser utilizado en la forma sólida que se encuentra o puede ser sometido a un proceso mecánico o térmico para que sus propiedades físicas varíen. Conocemos la solidificación como el proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura o por una compresión de este material. Es el proceso inverso a la fusión, y sucede a la misma temperatura. Ejemplo de esto es cuando colocamos en el congelador agua, como la temperatura es muy baja esto hace que se haga hielo, o en pocas palabras, aumenta el volumen al solidificarse. Las estructuras producidas durante la solidificación afectan las propiedades mecánicas e influyen sobre el tipo de procesamiento posterior. Durante la solidificación el material cambia su estructura cristalina. la solidificación requiere de dos pasos: La nucleación, que ocurre cuando se forma una pequeña porción solida dentro del núcleo, y el crecimiento  del núcleo que ocurre cuando los átomos del líquido se van uniendo al solido hasta que se acabe el líquido.

Nucleación

Se entiende por nucleación a la primera etapa de un cambio de fase, donde se generan pequeñas  superficies de fase distinta a la existente, llamadas núcleos, la nucleación ocurre con mayor dificultad en el interior de una sustancia  uniforme. Cuando el sólido es muy pequeño un crecimiento adicional hace que aumente la energía libre este solido pequeño se conoce como embrión. El   sólido se denomina embrión si su radio es menor que el radio crítico y se trata de un núcleo si su radio es mayor que el radio crítico.

Nucleación homogénea: Se da en el líquido fundido cuando el metal proporciona por sí mismo los átomos para formar el núcleo, ocurre cuando el subenfriamiento es lo suficiente como para causar la formación de un núcleo estable.

 Nucleación heterogénea: Es la nucleación que tiene lugar en un líquido sobre la superficie del recipiente que lo contiene, impurezas insolubles u otros materiales estructurales que disminuyan la energía libre requerida para formar un núcleo estable, se necesita menos subenfriamiento por lo que la nucleación empieza con mayor facilidad.

Crecimiento

Una vez formado los núcleos, el crecimiento ocurre conforme los átomos se integran a la superficie del sólido. La naturaleza del crecimiento del solido  dependerá de la forma en que se vaya extrayendo el calor del sistema.se deben extraer dos tipos de calor: calor específico, el cual es el necesario para cambiar en un grado la temperatura de una unidad de peso de material, este deberá ser eliminado primero hasta que el líquido se enfrié a su temperatura de solidificación. Antes que se complete la solidificación se debe eliminar la interface solido-liquido el calor latente de fusión.

Crecimiento planar: cualquier pequeña protuberancia que empiece a crecer en la interface que rodea al líquido con una temperatura mayor a la de solidificación,  este crecimiento se detendrá hasta que el resto de la interface la alcance, este mecanismo de crecimiento se conoce como crecimiento planar, y ocurre por el desplazamiento de la interface solido-liquido liza o plana hacía el líquido.

Crecimiento dendrítico: cuando la nucleación es débil, el líquido se subenfría antes de que se forme el sólido bajo estas condiciones una protuberancia solida pequeña llamada dendrita se forma y crea en la interface. En los metales puros este crecimiento normalmente solo representa una pequeña fracción  del crecimiento total.

Una velocidad de enfriamiento rápida produce una solidificación rápida, la solidificación empieza por la superficie desde donde se transfiere el calor hacia el material del molde. El tamaño de las dendritas se reduce cuando la fundición se solidifica con mayor rapidez.

Solidificación de polímeros

La solidificación de polímeros es distinta a la de los metales y requiere  que largas cadenas  moleculares se alineen muy cerca unas de otras a lo largo de distancias relativamente largas. Al hacerlo el polímero crece como cristales en forma de láminas. La esferulita está compuesta por muchos agrupamientos individuales de láminas o laminillas con orientación diferente.

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