Ciencia e ingenieria de los materiales

UNIDAD I
ESTRUCTURA ARREGLO Y MOVIMIENTO DE LOS ATOMOS
La estructura submicroscopica de los materiales se ha determinado por técnicas especiales como la difracción de rayos X, difracción de electrones y la microscopia eléctrica. Los métodos mencionados hicieron posible el estudio microscópico de los materiales cristalinos y los no cristalinos y se determino que se componen de unidades básicasa las que se les llama células o celdas unitarias. Estas estructuras constituyen la unidad más pequeña que se estudia de los materiales.

1.1ESTRUCTURA Y ARREGLO CRISTALINO Y NO CRISTALINO
En todos los cristales se encuentran presentes las celdas unitarias y cada celda contiene un determinado numero de átomos que generalmente están ordenados en cuanto a espacio, de la misma forma las celdasestán ordenadas unas con otras a lo largo del cuerpo cristalino (lo que hace posible laminarlos), es decir que todos los átomos del cristal se distribuyen ordenadamente en sus tres dimensiones, por otra parte también existen materiales que no presentan una estructura ordenada de sus átomos o iones y se les conoce como substancias amorfas o no cristalinas.

* Estructuras cristalinas.
Lacaracterística principal de la estructura cristalina es que es regular y repetitiva. La descripción de la estructura cristalina por medio de celdas unitarias tiene muchas ventajas ya que todas las posibles estructuras se reducen a un pequeño número de geometrías de la celda unitaria básica. Esto se puede demostrar en primer lugar sabiendo que hay solo siete formas de celdas unitarias que se agrupanen un cristal para llenarlo en sus tres dimensiones y son: Cúbico, tetragonal ortorrómbico, romboédrico, hexagonal, monoclínico y triclínico.
Para ver tabla haz click en el link http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cristalino
Por otra parte considerando la ubicación y alineación de los átomos en cada uno de los 7 sistemas, se obtienen los 14 arreglos reticulares de bravais o redes de bravaistridimensionales: http://es.wikipedia.org/wiki/Redes_de_Bravais
Estos retículos son esqueletos bajo los que se construyen las estructuras del cristal, cada punto reticular constituye el lugar geométrico donde se situaran los átomos o iones que forman la celda unitaria, lo ideal es de forma centrada al punto.
Los materiales de ingeniería más comunes que tienen la característica cristalina sonlos metales como el hierro, las cerámicas, polímeros y semiconductores como el Sílice y germanio.
* Estructuras no cristalinas o amorfas (imperfección tridimensional).
Algunos materiales carecen de la estructura repetitiva de los cristales que ya se menciono, estos sólidos no cristalinos o sólidos amorfos, son imperfectos en sus tres dimensiones, en las materias no cristalinas se conserva elbloque básico del cristal, pero no se conserva la cristalinidad, es decir existe un orden de corto alcance, pero no un orden de largo alcance. La estructura no cristalina o vidrio se ilustra con la teoría de redes aleatorias que es el análogo de la red de puntos (retículos) de la estructura cristalina.

1.2IMPERFECCIONES
Nada en nuestro mundo no es tan perfecto, no existe un material real eningenieria que no tenga por lo menos unos pocos defectos estructurales, incluso en la perfeccion cristalina estos defectos estructurales estan presentes, algunos en mayor cantidad que otros.
Los defectos primordiales en los materiales de ingenieria son: la imperfeccion quimica, defectos puntuales, defectos lineales y defectos planares.
* Imperfección quimica.
No existe un materialsolido que sea preparado sin contener contaminacion, es decir ningun material puede ser preparado sin tener algun grado de impurezas, los atomos o iones que componen a las impurezas alteran la regularidad estructural del material puro ideal. La contaminacion normal de una sustancia solida (como el caso de un cristal) con impurezas se le conoce como imperfeccion quimica.
* Defectos puntuales....