4 Granos

GRANOS
Julio Alberto Aguilar Schafer

Formación de estructuras policristales a granos

Esquema (muy simplificado)
de un borde de grano

Formación de embriones durante la
solidificación.

Formación de embriones durante la
solidificación.

Etapas de solidificación.
En la solidificación de un metal o
aleación se dan las siguientes
etapas.

a) Nucleación o formación de
núcleos estables en lamasa
fundida.
b) Cristalización o crecimiento del
núcleo en las tres direcciones del
espacio, en las denominadas
dentritas para dar origen a
cristales.

c) Formación del grano. Los
cristales anteriores van dando a
su vez origen a una estructura
granular. Interesa que el tamaño
de estos granos sea pequeño ya
que se obtienen mejores
propiedades mecánicas.

SOLIDIFICACION
DE METALES
FORMACION DEDENDRITAS QUE
PRESENTAN
SEGREGACION
QUIMICA

SOLIDIFICACION DE METALES

REPRESENTACION
ESQUEMATICA DE
LA TOPOLOGIA
SUPERFICIAL
PRODUCTO DE
SEGREGACION
QUIMICA DURANTE
EL CRECIMIENTO
DENDRITICO

Morfología Cristalina
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 fundidESTRUCTURA DE
MONOCRISTALES

Alabe de turbina de avion

Cristales
equiaxiales

Cristales
columnares

Monocrista

Microscopía Electrónica de Transmisión

Microfotografía
FeO

Monocristales
• Los materiales estructurales, que deben resistir
esfuerzos, frecuentemente son policristalinos. Aún
así, los monocristales se ocupan para aplicaciones
especiales: (p.e., álabes monocristalinos de
turbinas).• Los monocristales se usan mucho en
instrumentación y en electrónica (celdas solares,
relojes de cuarzo, piezoeléctricos, etc.).
• Los monocristales también son importantes en
ciencias. En particular, para comprender bien el
comportamiento de los policristales es necesario
conocer previamente el de los monocristales

Difracción
de
electrones
Alta
resolución
HR-TEM

Defectos
cristalino
sEstructura
de
granos

Comportamiento Mecánico de Al Nanocristalino

Campo Claro
Estructura de grano
nanométrica

HRTEM
Defectos cristalinos

Nanopartículas de MoO3 (condensación)

Nanopartículas de CuO (reacción hidrotermal)

Nanopartículas – Emisiones Vehículos Diesel

Nanocintas de carbono

Clusters de Partículas
Esféricas Amorfas

Nanotubos

Nanopartícula
amorfa/grafítica

Se observa la
estructuraatómica
directamente

Película delgada de SiC-amorfo (izq.) sobre Si
cristalino (der.)

Microscopía Electrónica de
Barrido.
(Scanning Electron Microscopy
(SEM))
Mayores aumentos que el
óptico y mayor
profundidad de campo.

En ambiente de vacío. Se
le puede acoplar
microsondas químicas.
También sirve para
muestras biológicas que
deben ser preparadas (por
evaporación de agua y
conductividadeléctrica).

Fractografía electrónica de barrido

La fractografía, por el relieve
de una superficie de
fractura, requiere una gran
profundidad de campo.
Se trata de una material que
ha fallado por corrosión
intergranular.

Ancho aproximado de la
zona observada: 0,25 mm

Microscopía Óptica para Materiales

Esquema de un
microscopio óptico
de luz reflejada.
Hasta unos 1000X.

Granos observados sobre unasuperficie del policristal.

Permite observar
una superficie de
material pulida a
espejo, y atacada
con un reactivo
químico apropiado

Efecto de la intensidad del ataque
químico sobre la imagen por
microscopía óptica. Material
monofásico.

Microscopía Electrónica de Transmisión

Microfotografía
FeO

Mg-Al Legierungen

SOLIDIFICACION DE METALES

CURVAS DE ENFRIAMIENTO
METAL PURO

SOLIDIFICACIONDE METALES
FORMACION DE NUCLEOS CRISTALINOS EN EL LIQUIDO

ESQUEMA DE LAS ETAPAS DE
SOLIDIFICACION DE UNA
ALEACION BINARIA

FORMA COMO SE DESARROLLAN LOS
GRANOS

CRECIMIENTO DE GRANOS
COLUMNARES

ESTRUCTURA
DE LOS
LINGOTES

ESTRUCTURA
DE LOS
LINGOTES
EQUIAXIAL INTERNA
( x subenf. const)
* núcleos sobrevivientes
*extremos de columnas
*nueva nucleación
*nucleación en la capa...