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Tema I. Estructura de los materiales
Objetivos
Adquirir los conocimientos básicos de la
estructura de los materiales, sus tipos de
enlaces y principales características. Conocer
fenómenos que en estos ocurren como son la
solidificación y la difusión.
Conferencia 2
Sumario
• Solidificación de un metal puro. Condiciones
energéticas. Mecanismos del proceso.
• Cristales metálicos reales. Defectos atómicoscristalinos. Fenómenos en que se aplica.
Materiales policristalinos. Anisotropía. Sólidos
no cristalinos.
• Difusión. Leyes que la rigen. Factores
influyentes.
Callister, pp 66-111
Rememoración
•
•
•
•
Definición de estructura cristalina
Tipos comunes de celdas unitarias
Concepto de alotropía
Concepto de plano cristalográfico, planos
densos.
3
Cristalización
Condiciones energéticas del proceso de cristalización
Se define por Cristalización al paso del metal del
estado líquido al sólido .
El proceso ocurre como resultado del paso de un
estado a otro más estable (con una energía libre
menor).
Esta es la Fuerza motriz de la transformación
Como se aprecia en el gráfico por encima de Ts hay
menor energía libre en el estado líquido y por debajo
de Ts, será el estado sólido el de menor energía.
Energías involucradas en la nucleación
En la nucleación de un metal puro deben
considerarse dos tipos de cambio de energía:
La energía libre volumétrica liberada para
la transformación de líquido a sólido (Energía
conductora o motriz) (-)
1.
La energía libre superficial necesaria para
formar las nuevas superficies sólidas (energía
retardante) (+)
2.
rc
Cambio de energía libre frente al radio
del embrión o núcleo. Si el radio de la
partícula es mayor que rc el núcleo
estable continuará creciendo
Tcr
La diferencia entre la temperatura teórica y real de
Cristalización se llama Grado de Sub-enfriamiento
(T).
T = Ts - Tcr
El grado de sub-enfriamiento depende de la
naturaleza del metal y de la velocidad de
enfriamiento.
La solidificación de un metal o aleación
ocurre mediante dos acciones que coexisten:
Formación
de núcleos
estables en
el fundido
Crecimiento del núcleo
para formar cristales y la
formación de una
estructura granular
Tamaño de grano?
En el gráfico se representa el comportamiento de VC y de
NC de acuerdo al grado de sub-enfriamiento.
Continuará…