Estructuras Cristalinas

LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES

PRACTICA # 1

“ESTRUCTURAS Y DEFECTOS CRISTALINOS”

OBJETIVO

Conocer las diferentes estructuras cristalinas que conforman a un material, los tipos de defectos que existen en las mismas, así como su efecto en las propiedades de los materiales.

MATERIAL Y EQUIPO RECOMENDADO

• Computadora (PC)

• Software Matter

INTRODUCCIÓN

Composición de la materia:

Las propiedades de un material y el comportamiento que éste tendrá al ser sometido a diferentes técnicas o procesos dependen básicamente de su constitución o estructura interna.

La composición o constitución de la materia comprende las partículas elementales, átomos y moléculas, así como la manera en que éstos se unen (enlaces).

La estructura cristalina:

La estructura física de los sólidos es consecuencia de la disposición de los átomos, moléculas o iones en el espacio, así como de las fuerzas de interconexión de las partículas:

• Estado amorfo: Las partículas componentes del sólido se agrupan al azar.

• Estado cristalino: Los átomos que componen el sólido se disponen según un orden regular. Las partículas se sitúan ocupando los nudos o puntos singulares de una red espacial geométrica tridimensional.

Los metales, las aleaciones y determinados materiales cerámicos tienen estructuras cristalinas.

Los átomos que pertenecen a un sólido cristalino se pueden representar situándolos en una red tridimensional, que se denomina retículo espacial o cristalino.

DESARROLLO

Existen 14 tipos de celdas unitarias o redes de Bravais:

1. Cúbica simple.

2. Cúbica centrada en las caras.

3. Cúbica centrada en el cuerpo.

4. Ortorrómbica simple.

5. Ortorrómbica centrada en el cuerpo.

6. Ortorrómbica centrada en las bases.

7. Ortorrómbica centrada en las caras.

8. Tetragonal simple.

9. Tetragonal centrada en el cuerpo.

10. Hexagonal.

11. Romboédrica.

12. Monoclínica simple.

13. Monoclínica centrada en las bases.

14. Triclínica

Sólo se estudiaran tres(los más comunes en metales):

• Cúbica centrada en el cuerpo.

Son duros y resistentes (Cr, W, Feα, Feδ, Mo, V, Ti, Nb, Ta, K, Zr)

• Cúbica centrada en las caras.

Son dúctiles y maleables (Al, Ni, Cu, Au, Ag, Pb, Pt, Feγ)

• Hexagonal compacta.

Son duros, resistentes y frágiles(Mg, Be, Zn, Cd, Ti, Zr, Co)

Dependiendo de la estructura se confieren ciertas propiedades al material.

Defectos:

Se clasifican por familias y dimensión:

• Dimensión cero, defectos puntuales: vacancias, sustitucionales, intersticiales, autointersticiales.

• Primera dimensión, defectos lineales o dislocaciones: borde, tornillo, mixtas.

• Segunda dimensión, defectos superficiales: límites de grano, maclas.

• Tercera dimensión, defectos volumétricos: poros, grietas, inclusiones, rechupes.

OBSERVACIONES

Los arreglos cristalinos en el material, debido a su acumulación no tienen una forma simétrica definida, pero idealmente se le puede asignar una figura geométrica para su estudio.

La posición relativa de los átomos puede calcularse a través de la difracción espectral de rayos X.

Cristalografía en dos dimensiones: los arreglos de átomos en cristales pueden ser descritos por medio de elementos simétricos. Estos pueden

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