Introducción al la ciencia de los materiales
Introducción
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Estructura cristalina
Cuando los átomos o iones se ordenan en una disposición que se repite en tres dimensiones.
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Cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

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Cúbica centrada en las caras (FCC)

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Hexagonal compacta (HCP)

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Alotropía
polimorfismo de un elemento simples
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Formas alotrópicas
Cada una de las formas del polimorfismo, cada forma alotrópica tiene su temperatura definida.
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Puntos críticos
Temperatura en que se produce el cambio alotrópico
Solidificación de Metales

- Puede separase en dos etapas:
- Nucleación: formación de un núcleo estable en el fundido
- Formación de la estructura granular: crecimiento de los núcleos hasta dar origen a los cristales.

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Nucleación homogénea hay dos tipos de cambios de energía
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Energía libre volumétrica total
Liberada por la transformación de líquido a sólido
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Energía superficial
Requerida para formar las nuevas superficies sólidas de las partículas solidificadas
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Ecuación del tamaño critico del núcleo
Se relaciona con el subenfriamiento por la ecuación:
rádio crítico del núcleo
la energía libre superficial
- calor latente de fusión
- subenfriamiento
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Metal policristalino
Contiene muchos cristales
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Granos
Cristales en el metal solidificado
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Bordes del grano
superficie entre los granos
Solidificación Sólidas Metálicas
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Aleaciones
Mezclas de dos o más metales o un metal y un no metal
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Solución sólida por sustitución
- La diferencia entre dos diámetros atómicos de los elementos no exceda más de un 15%
- La estructura cristalina de los elementos tiene que ser la misma
- No haya diferencias apreciables en las electronegatividades de los elementos para evitar su reacción y por tanto que no formen compuestos.
- Los elementos no tengan la misma valencia
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Solución sólida por inserción
Pueden formarse cuando uno de los átomos es mucho mayor que el otro
Imperfecciones Cristalinas
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Se clasifican por su geometría o forma
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Defectos puntuales
vacantes y defectos intersticiales

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Defectos de línea o de una dimension
Dislocaciones
Bordes de grano
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Defectos de superficie que implican dos dimensiones
Superficies externas y bordes de grano

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Vector de Burges
Distancia de desplazamiento de los átomos alrededor de una dislocación y es perpendicular a la línea de dislocación de borde y paralelo a línea de dislocación de hélice

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Bordes del grano
Considerado imperfecciones en la superficie de los materiales policristalinos que separan granos de diferentes orientaciones.
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El borde del grano
Región de átomos mal emparejados entre granos vecinos.
La alta energía de los bordes de grano; debido a su estructura más abierta hacen con que sea una región más favorable para nucleación y el crecimiento de los precipitados.
Difusión
Mecanismo por lo cual la materia es transportada a través de la materia
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Mecanismo de difusión por vacantes o sustitucional
Según va aumentando la temperatura del metal se van produciendo más vacantes y habrá más energía térmica disponible.
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Mecanismo de difusión intersticial
Los átomos se trasladan de un intersticio a otro contiguo sin desplazar permanentemente a ninguno de los átomos de la matriz de la red cristalina. Esto implica que los átomos que difunden intersticialmente deberán de ser de pequeño tamaño respecto a los de la red cristalina
Difusividad: Factores de influencia
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La temperatura
A medida que aumenta la temperatura aumenta también la difusividad de los átomos en el metal o aleación
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Tipo de estructura cristalina de la red del disolvente
La difusión se vera favorecida en estructuras o redes de bajo factor de empaquetamiento
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Tipo de imperfecciones cristalinas
Se favorece por los bordes de grano ya que es la zona donde existe un mayor numero de vacantes
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Concentración de las especies que se difunden