Estructura Cristalina

ESTRUCTURA CRISTALINA Y SU CONSECUENCIA EN LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

La estructura cristalina es el concepto que describe la forma en que se organizan los átomos de un material. La estructura cristalina se determina por la difracción de rayos x.

El material es cristalino si los átomos o iones se disponen en un modo totalmente aleatorio sin seguir ningún tipo de secuencia de ordenamiento estaríamos ante un mal material no cristalino o amorfo. La estructura cristalina, por su parte, consiste de átomos dispuestos según un orden geométrico regular. Un ejemplo de estructura cristalino es el acero al carbón.

CONCEPTOS

Aleación: sustancia metálica compuesta de dos o más elementos.

Cristal: solido con estructura atómica que posee simetría translacional o periodicidad en tres dimensiones.

Estructura cristalina: el ordenamiento de los átomos en un monocristal.

Vidrio: un sólido formado mediante el enfriamiento rápido de un líquido para evitar la cristalización. El ordenamiento de los átomos en un vidrio carece de periodicidad.

Grano: cada uno de los monocristales que componen un material policristalino.

Frontera de grano: la intercara que separa dos granos adyacentes en un policristal, que poseen diferente orientación cristalográfica.

Microestructura: la estructura interna de un material (defecto, fronteras de grano, fases.)

TIPOS DE SÓLIDOS

Amorfos: Orden atómico o molecular acorto alcance (ejemplo vidrio)

Policristalino: Orden atómico o molecular a largo alcance (ejemplo metales)

Monocristales: Orden atómico o molecular extendido a todo el cristal (ejemplo diamantes artificiales)

ESTRUCTURAS CRISTALINAS COMUNES EN LOS METALES

Empaquetamiento no compacto

Celda unitaria

Celda cúbica simple

Celda unitaria

Celda cúbica centrada en el cuerpo (BCC) Empaquetamiento compacto

Celda unitaria

Celda cúbica centrada en las caras (FCC)

Celda unitaria

Celda hexagonal compacta (HCP)

ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO (BCC)

Formada por un atomo del metal en cada uno de los vértices de un cubo y un átomo en el centro. Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro alfa, titanio, tungsteno, molibdeno, niobio, vanadio, cromo, circonio, talio, sodio y potasio.

ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS (FCC)

Está constituida por un átomo en cada vértice y un átomo en cada cara del cubo. Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro gama, cobre, plata, platino, oro, plomo y níquel. Cada átomo está rodeado por doce átomos adyacentes y los átomos de las caras están en contacto.

Estructura hexagonal compacta (HCP)

Esta estructura está determinada por un átomo en cada uno de los vértices de un prisma hexagonal, un átomo en las bases del prisma y tres átomos dentro de la celda unitaria. Cada átomo está rodeado por doce átomos y estos están en contacto según los lados de los hexágonos bases del prisma hexagonal. Los metales que cristalizan en esta forma de estructura son: titanio, magnesio, cinc, berilio, cobalto, circonio y cadmio.

MORFOLOGÍA CRISTALINA

Monocristal:

La disposición atómica es perfecta, sin interrupciones, a lo largo de toda la muestra. Si los extremos del cristal crecen libremente, adquieren una forma geométrica regular con caras planas que refleja la estructura cristalina. Se pueden generar artificialmente pero son difíciles de fabricar.

Material policristalino:

La mayoría de los sólidos cristalinos son un conjunto de muchos cristales pequeños o granos. Se obtiene la enfriar el material desde el estado fundido.

DENSIDAD VOLUMETRICA

La densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida

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