CAPITULO 3 ESTRUCUTURAS CRISTALINAS

CAPITULO 3
ESTRUCUTURAS CRISTALINAS
RESUMEN

3.1 Introducción
La importancia en la ingeniería de la estructura física del material solido depende de la disposición de los átomos, iones o moléculas que constituyen el sólido y de las fuerzas de enlace entre ellos.,
Para la mayoría de los materiales, su estructura a escala atómica es cristalina, esto es, los átomos del material están dispuestos de una forma regular y repetitiva.

Un sólido cristalino es un sólido cuyos átomos, iones o moléculas están ordenados en arreglos bien definidos en forma regular y repetitiva.

Los sólidos amorfos [sin forma] son sólidos cuyas partículas no tienen una estructura ordenada, carecen de caras y formas definidas.
El orden característico de los sólidos cristalinos permite tener la descripción de un cristal.

3.2 Celdas unitarias

La unidad que se repite en un sólido se conoce como celda unitaria. Patron geométrico que se repite.

Un sólido cristalino se puede representar como un arreglo tridimensional ordenado por puntos, cada uno de los cuales representa un ambiente idéntico dentro del cristal. Este arreglo de puntos se denomina retículo cristalino o red cristalina. La característica principal de la celda unitaria es que es regular y repetitiva.

Los fundamentos de la geometría del cristal son comunes a todos los materiales cristalinos. Se identifican 7 sistemas cristalinos.

LAS CATORCE REDES DE BRAVIAS. [pic 1]

Parámetros
El  mas sencillo de estos es una celda unitaria cubica en las que todos los lados son iguales y sus ángulos son de 90°.

Estructuras cristalinas más comunes de los metales.
La mayoría de las estructuras de los metales [90%] corresponde a uno de los siguientes 3 tipos simples más comunes:
1. Celda unitaria cubica centrada en el cuerpo. [BCC] Consiste en 9 átomos, uno en cada esquina del cubo y un átomo en el centro geométrico del cubo.
2. Celda unitaria cubica centrada en las caras. [FCC] Consiste de 14 átomos dispuestos en cada esquina del cubo y un átomo en el centro de cada cara del cubo compartido entre 2 celdas unitarias.
3. Celda unitaria hexagonal compacta. [HC] Consiste de 17 átomos dispuestos en forma hexagonal, hay un átomo en los extremos inferior y superior y 3 átomos equiespaciados, en el centro tiene 6 átomos por celda unitaria.

Estructura cristalina y propiedades físicas

Los metales se cristalizan con una estructura FCC son mas dúctiles y maleables los que cristalizan en la estructura BCC son más duros y fuertes.

3.3 POLIFORMISMO Y ALOTROPIA

Alotropía: propiedad de algunos materiales de poseer diferentes estructuras cristalográficas reversibles ante cambios de temperatura y presión.
Polimorfismo: propiedad de un material de cristalizar en más de un tipo de red cristalina en el estado sólido.

3.4 MECANISMO DE CRISTALIZACION

Es la transición del estado liquido al solido que ocurre en 2 etapas:
1. Formación de núcleos o enucleación: Ocurre cuando una pequeña partícula solida se forma dentro del liquido.
2. Crecimiento del cristal: ocurre cuando los átomos del líquido se unen al solido diminuto hasta que se acabe el líquido.
3. Nucleación homogénea: Mecanismo de sodificacion de un material que esta en función únicamente de la disminución de la tempratira, cuando el iquido se enfria bastane, hay una probabilidad mayor de que los atomos se reúnen para formar un embrión.
3. Nucleacion heterogenea: rara vez ocurre en metales liquidos. La nucleacion en la superficie de las impurezas  es conocida como nucleacion  heterogenea. Todos los metales y aleaciones de uso en la ingeniería se nuclean heterogéneamente durante la solidificación.
3. Crecimiento del cristal: una vez formado el nucleo solido, el crecimiento ocurre cuando los atomos se asocian a la superficie solida. La manera en que se libera calor determina el mecanismo de crecimiento y la estructura final. Los cristales encontrados en todos los metales comercialmente comúnmente se llaman granos, debido a esta variación externa.
El area a lo largo de la cual están unidos los cristales se llama frontera de grano y es una región de enbonamiento.
La rapidez a la cual crece el solido depende de la velocidad o rapidez de enfriamento o de la extracción de calor. Una velocidad de enfriamiento alta produce una rápida solidificación o tiempos cortos de solidificación.

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