Laboratorio N°1 Estructuras Cristalinas y Ensayo de Chispa

Laboratorio N°1

Estructuras Cristalinas y Ensayo de Chispa

RESUMEN

 En el presente informe se estudiarán las estructuras cristalinas presentes en los metales, abordando las diferencias de los distintos tipos de éstas. También. se evaluará el comportamiento del carbono (átomo) en la red del hierro BCC y FCC.

Para poder estudiar las estructuras cristalinas de forma más detallada, se llevó a cabo la construcción de celdas para las diferentes estructuras (BCC, FCC, HCP) por medio del uso de pelotas de ping-pong. Para la celda BCC se realizó como una pieza única, en cambio la FCC fue por medio de dos piezas mostrando dos de sus planos más compactos y finalmente para la celda HCP se construyeron tres piezas, pudiendo así, evaluar la secuencia de apilamiento de sus planos. Junto con esto, se construyeron los sitios intersticiales para las celdas mencionadas anteriormente (BCC y FCC) y también el átomo de carbono.

También, se realizó la relación K-S, utilizando un plano [111] de la estructura FCC y un plano [110] de la estructura BCC, ubicando de forma paralela sus planos y direcciones más compactas. Fue posible observar la formación de una interfaz semicoherente.

Gracias a la realización de las diferentes estructuras, se logró observar la relación de tamaños a nivel atómico. Las Estructuras FCC y HCP son estructuras compactas, solo se diferencian en su secuencia de apilamiento. La estructura BCC, posee un bajo factor de empaquetamiento, sin embargo, sus huecos intersticiales son muy pequeño, lo cual se traduce en la solubilidad de carbono es menor a la de hierro FCC.

Por otro lado, se llevó a cabo una experiencia demostrativa del ensayo de chispa, donde fue posible __________ FALTA

ÍNDICE

1-INTRODUCCIÓN        

2-OBJETIVOS        

2.1 Objetivo Principal:        

2.2 Objetivos Secundarios:        

3-MARCO TEÓRICO        

3.1        Estructura Cristalina        

        3.1.1 Estructura cúbica centrada en el cuerpo        

      3.1.2 Estructura cúbica centrada en las caras        

      3.1.3 Estructura hexagonal compacta        

3.2        Planos de deslizamientos        

3.3        Intersticios        

3.4        La relación Kurdjomov-Sachs (K-S)        

4-RESULTADOS        

5-DISCUSIONES        

6-CONCLUSIONES        

7-BIBLIOGRAFÍA        

8-ANEXO        

1-INTRODUCCIÓN

Existen distintos tipos de estructuras cristalinas, pero la gran parte de los metales cristalizan en estructuras: cúbica centrada en el cuerpo (BCC),  cúbica centrada en las caras (FCC) y hexagonal compacta (HCP), las cuales son relativamente sencillas dentro de los diferentes tipos existentes de estructuras cristalinas. Cabe mencionar que dependiendo de la estructura, alguno metales pueden existir en más de una estructura cristalina.

              Se estudiarán conceptos tales como, el cálculo de factor de empaquetamiento atómico (FEA), los huecos donde es posible el alojamiento de átomos intersticiales.

La estructura cristalina de los metales se relaciona con las propiedades de este, entonces, si es posible mantener un control de la microestructura junto con el arreglo atómico, es posible manejar las distintas propiedades físicas de los metales.

         AGREGAR SOBRE ENSAYO DE CHISPA

2-OBJETIVOS

2.1 Objetivo Principal:

• Conocer los diferentes tipos de estructuras cristalinas.
• Conocer el ensayo de chispa.

2.2 Objetivos Secundarios:

• Conocer y estudiar los planos de la relación K-S.
• Encontrar FEA y huecos octaédricos y tetraédricos para las estructuras BCC y FCC.
• Conocer la importancia del ensayo de chispa para la empresa.

3-MARCO TEÓRICO

1. Estructura Cristalina

La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación.

El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.        

1. Estructura cúbica centrada en el cuerpo

La estructura cúbica centrada (cc), también conocida como cúbica centrada en el cuerpo, siglas en inglés (BCC), es un tipo de estructura cristalina. En esta estructura, los átomos se encuentran en:

• 8 en los vértices de un cubo
• 1 en el centro del cubo.

El átomo en el centro cuenta con ocho vecinos y luego el número de coordinación es 8. Cada átomo en la parte superior también tiene ocho vecinos si se supone que el patrón continúa hasta una distancia infinita en todas las direcciones. Los átomos en las esquinas cuentan por 1/8, es decir, cada átomo es compartido por 8 diferentes mallas y uno para el átomo central, la celda unidad de la estructura incluye dos átomos

[pic 1]

Figura 3.1 Estructura cristalina BCC y su parámetro de red

En el caso de un cristal compuesto de un solo tipo de átomo, se puede utilizar el modelo de esfera: los átomos se considera que son esferas no deformables de radio R que están en contacto.

La distancia entre dos esquinas opuestas del cubo es igual a [pic 2] el parámetro de la malla. En el caso de una estructura cúbica centrada en el cuerpo, esta distancia es el doble del diámetro atómico o cuatro veces el radio = 4R, de manera que:

                                      [pic 3].                                           (Ec. 1)

1. Estructura cúbica centrada en las caras

Esta estructura es más conocida por sus siglas en ingles Face Centred Cubic ( FCC) y su distribución de átomos en la celda unitaria es:

• 8 en los vértices de un cubo
• 1 en cada cara del cubo (6 en total)

Obteniendo en total 4 átomos por celda, ya que hay 1/8 en cada esquina (8) y ½ por los 6 átomos que se encuentran en cada cara.

De forma muy similar a la estructura BCC se muestra en la figura 3.2 la distribución de los átomos en la estructura FCC.

[pic 4]

Figura 3.2 Estructura FCC y su parámetro de red

[pic 5]

Figura 3.3 Apreciación del radio de los átomos respecto al parámetro de red.

1. Estructura hexagonal compacta

En la estructura hexagonal compacta los átomos ocupan los vértices de un prisma hexagonal regular, los centros de las bases y los centros de los triángulos alternos en que puede descomponerse la sección intermedia del prisma. Las longitudes axiales de esta estructura son la arista de la base, a, y la altura del prisma, c.

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