Materiales

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ESTRUCTURA CRISTALINA Y SÓLIDOS AMORFOS

Se pueden clasificar los materiales en base al alcance que muestran: los sólidos amorfos, tienen un orden de corto alcance en 3 dimensiones, su estructura, como la del vidrio se parece a la de un líquido súper enfriado.

Por regla general, la mayor parte de los metales son cristalinos, mientras que los cerámicos y los polímeros pueden ser cristalinos,amorfos o una combinación de ambos.

El arreglo atómico es la disposición de los átomos que desempeñan un papel importante en la determinación de la microestructura y del comportamiento de un material sólido.

En los metales, ciertos ordenamientos de los átomos permiten una ductilidad excepcional, mientras que en otros se produce una gran resistencia.

Sin considerar las imperfecciones delos materiales, tenemos tres niveles de organización en los átomos:

a) Desorientación
b) Ordenamiento particular (de corto alcance)
c) Ordenamiento general (de largo alcance)

En los metales, los átomos muestran un ordenamiento de largo alcance. Un arreglo específico se distribuye en todo el material. Los átomos forman un patrón con una retícula respectiva. La red o retícula, es unconjunto de puntos denominados nodos o puntos reticulares, los cuales siguen un patrón regular de manera que las inmediaciones de cada punto de la red son idénticas.

Uno ó mas átomos se asocian en cada punto de la red: consecuentemente cada átomo tiene un ordenamiento general ó de largo alcance justo en las inmediaciones de cada punto que son idénticas, así como el ordenamiento general o delargo alcance puesto que en la red se distribuyen uniformemente en todo el material.

La configuración reticular difiere de un material a otro en forma y en dimensión, dependiendo del tamaño de los átomos y del tipo de enlace interatómico. La estructura cristalina de un material se refiere al tamaño, forma y ordenamiento atómico del arreglo de la red.

La importancia en la ingeniería de laestructura física de los materiales sólidos depende primordialmente de la disposición de los átomos, iones o moléculas que constituyen el sólido y de las fuerzas de enlace entre ellos.

PRINCIPALES ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS METALES

Prácticamente todos los metales, una fracción importante de lo cerámicos y ciertos polímeros son cristalinos cuando se solidifican, con esto se indica que losátomos se arreglan en un patrón tridimensional ordenado y repetitivo; tales estructuras se llaman cristalinas en el momento en el que los átomos en las moléculas se coordinan en patrones específicos, por lo tanto son de largo alcance.

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Hay 7 sistemas que representan todas las combinaciones de los cristales en la red “a”, “b” y “c” iguales y diferentes; asignando valores específicos para laslongitudes axiales y los ángulos intereaxiales, se pueden construir diferentes tipos de celda unitaria. Los cristalógrafos han mostrado que son necesarias sólo siete tipos de diferentes de celda unidad para crear todas las redes puntuales, estos sistemas cristalinos son:

El sistema cúbico: ejes iguales a = b = c, ángulos todos de 90º.
El sistema tetragonal: 2 ejes iguales a = b ≠ c, ángulosaxiales todos de 90º.
El sistema Ortorrómbico: los 3 ejes son diferentes a ≠ b ≠ c, ángulos axiales todos de 90º.
El sistema Monocíclico: todos los ejes son diferentes, ángulos axiales 2 de 90º y uno ≠ 90º.
El sistema Tricíclico: los 3 ejes son diferentes a ≠ b ≠ c, todos los ángulos ≠ 90º
El sistema Hexagonal: 3 ejes iguales, el cuarto diferente a = b = c ≠ d, ángulos axiales de 90º y 120º.
Elsistema Romboédrico: los 3 ejes son iguales a = b = c, ángulos iguales pero no de 90º.

La celda unitaria es la menor división de la red que tiene todas las características de toda la retícula.
Se consideran 14 tipos de celdas unitarias ó redes de Bravais ó retículas agrupados en 7 estructuras cristalinas y en algunos casos en el centro de las caras ó de la celda se localiza un átomo....
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