Abstract - aproximacioninvestigativa

CIENCIA DE LOS MATERIALES-2011
ESTRUCTURAS E IMPERFECCIONES DE LOS CRISTALES
Trabajo de ensayo
BRAYAN J. ARCOS ROSERO
CRISTIAN D. LUNA
Organización/.empresa
Pasto-Nariño
Correo: [email protected]
Estudiante de segundo semestre de ingeniería mecánica de la AUNAR
Abstract: la estructura física de los materiales sólidos se forma a partir de átomos y moléculas que son los elementos
que constituyen a la materia, la cual es la base para el análisis o estudio de las estructuras macroscópicas. Depende
primordialmente de la disposición de los átomos, iones o moléculas que constituyen el sólido y de las fuerzas de enlace
entre ellos. Los materiales metálicos se los puede visualizar mediante estructuras cristalinas densamente empaquetadas en
la celda unitaria: FCC cúbica centrada en las caras, HCP empaquetamiento hexagonal compacta y BCC cúbica centrada
en el cuerpo debido a que se libera energía a medida que los átomos se aproximan y tienen de cambios de estructura a
diferentes temperaturas y se enlazan cada vez más estrechamente entre si; los cristales en su estructura también poseen
algunas imperfecciones que se pueden generar naturalmente o debido a la incapacidad del material que se solidifica.
1.
INTRODUCCION
Los sólidos cristalinos están constituidos por cristales
cada uno con forma geométrica y poseen la característica
de que al romperse producen caras y planos definidos, al
igual presentan puntos de fusión definidos. Como
ejemplo podemos destacar laSacarosa, metales y
aleaciones y también algunos cerámicos.
Fig.1
2.
TIPOS DE ESTRUCTURAS
En los metales encontramos 3 tipos de estructuras
cristalinas también llamado estructuras reticulares
cristalinas en las cuales se encuentra representado el
orden de la estructura atómica de los cristales, son:
2.1 Cubica centrada en el cuerpo, (BCC)
2.2 Cubica centrada en la cara, (FCC)
2.3 Empaquetamiento Hexagonal compacto, (HCP)
2.1 CUBICA CENTRADA EN EL CUERPO:Se dice
que tiene un número de coordinación de 8 porque en la
celda unidad del átomo central está rodeado de 8 átomos
mas cercanos. Cada una de estas celdas unidad tiene el
equivalente de 2 átomos por celda unidad.
Fig.2BCC
2.2 CUBICA CENTRADA EN LA CARA:son los
materiales dúctiles, en este tipo de estructura hay cuatro
átomos por celda, está formada por un átomo en cada
cara del cubo y un átomo en cada vértice.
Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro
gama, cobre, plata, Platino, oro, plomo y níquel. Cada
átomo está rodeado por doce átomos adyacentesy los
átomos de las caras están en contacto.
3. IMPERFECCION DE LOS CRISTALES: Los
cristales no son materiales totalmente perfectos, en su
totalidad se pueden presentar las siguientes
imperfecciones:
3.1 Defectos puntuales
3.2 Defectos lineales
3.3 Defectos superficiales
3.1 DEFECTOS PUNTUALES:esta imperfección
involucra a uno o varios átomos tienen formas como:
Fig.3__FCC
a. VACANTE:átomo faltante en la estructura
b. VACANTE DE PAR IONICO: (DEFECTO DE
SCHOTTKY). Falta de un par de iones con carga opuesta
c. INTERSTICIO: Se da por la presencia de un átomo
extra en la estructura.
d. DESPLAZAMIENTO IONICO: (DEFECTO DE
FRENKEL) El ion es removido de su posición regular y
se la pone en posición intersticial no ocupada por dicho
ion.
2.3ESTRUCTURAHEXAGONAL COMPACTA:Esde
baja ductilidad y menos direcciones de deslizamientoesta
estructura está determinada por un átomo en cada uno de
los vértices de unprisma hexagonal, un átomo en las
bases del prisma y tres átomos dentro de lacelda unitaria.
Cada átomo está rodeado por doce átomos y estos están
en contactosegún los lados de los hexágonos bases del
prisma hexagonal. Los metales quecristalizan en esta
forma de estructura son: titanio, magnesio, zinc.
Fig.4 HCP
3.2 DEFECTOS LINEALES: generalmente es
designado con una “T invertida”. Las dislocaciones
pueden ser de tipo helicoidal de tornillo o de borde, así
como combinaciones mixtas de ambas. Se cuantifican por
medio del vector de burgers (b) que indica la presencia de
una dislocación en la estructura.
Fig. 5- Dislocaciones de tornillo (a), de borde (b)
a.DISLOCACIÓN DE TORNILLO: Se genera en un
plano que se somete a un esfuerzo de corte. Se provoca
un desplazamiento que genera una superficie de un plano
en forma de espiral semejante al movimiento de un
tornillo.
b. DISLOCACION DE BORDE:Se genera por la
inserción de un semiplano adicional de átomos. La
distancia de desplazamiento de los átomos alrededor de
una dislocación se denomina vector b de deslizamiento o
de Burgers y es perpendicular a la línea de dislocación.
3.3 DEFECTOS SUPERFICIALES:Los defectos
superficiales son los límites, bordes o planos que dividen
un material enregiones,
a.SUPERFICIE EXTERNA: Las dimensiones exteriores
del material representan superficies en las cuales la red
termina abruptamente. Los átomos de la superficie no
están enlazados al número máximo de vecinos que
deberían tener.
b.BORDES DE GRANO: Se puede definir como la
superficie que separa los granos individuales de
diferentesorientaciones cristalográficas en materiales
policristalinos.El límite de grano es una zona estrecha en
la cual los átomos no están uniformementeseparados, o
sea que hay átomos que están muy juntos causando una
compresión, mientrasque otros están separados causando
tensión.
c.MACLAS: Una macla es un tipo especial de límite de
grano en el cual los átomos de un lado del límiteestán
localizados en una posición que es la imagen especular
de los átomos del otro lado.
4. CONCLUSIONES

En su mayoría la estructura atómica de los
cristales no es perfecta.

Los cristales siempre existe una tendencia a la
desviación.

Tienen defectos en su formación atómica debido
a factores físicos o naturales.

Las imperfecciones en un sólido cristalino son
llamados también defectos.

Las dislocaciones facilitan el desplazamiento en
los metales.

Los factores mecánicos son unas de las causas
para la deformación de los cristales, debido a
que en el lapso del procedimiento puede alterar
las propiedades del material y menor arle su
calidad de uso.
5. REFERENCIAS
1.Disponibleenwww.mitecnologico.com/iem/Main/Imper
feccionesestructura cristalina de los materiales,
consultado el 2011-09-15
2. Disponible
www.ingenierias.uanl.mx/8/pdf/8consultado el 2011-0915
3.Disponible
en
www.unalmed.edu.co/~cpgarcia/Defectos1Consultado el
2011-09-15