Tratamiento del vidrio

Principios de solidificación: La solidificación es una transformación de fase (de líquido a sólido) La manufactura de casi todos los objetos creados por el hombre involucra a la solidificación en algún momento. Normalmente la solidificación de polímeros y vidrios no involucra cristalización ya que los átomos no alcanzan a producir una estructura ordenada antes del final de la solidificación. Lamanufactura de casi todos los objetos creados por el hombre involucra a la solidificación en algún momento.

Existe una infinita variedad de microestructuras y un mismo material puede presentar diferentes tipos bajo condiciones distintas. Existe una estrecha relación entre la microestructura de un material y sus propiedades. Según sea el material, diferentes procesos son los que originan sumicroestructura. En el caso de los materiales obtenidos por solidificación, ésta es la que determina las características de sus microestructuras y, por lo tanto, tiene una influencia decisiva sobre las propiedades físicas de los mismos.

Nucleación: Se produce cuando pequeñas aglomeraciones de átomos empiezan a reunirse en el líquido hasta formarse un núcleo sólido y estable. El núcleo crece cuandomás átomos del líquido se le unen, aumentando la fracción sólida hasta acabar el líquido.

Nucleación homogénea: Es cuando el metal líquido proporciona por si mismo los átomos para formar núcleos. Es muy difícil que se presente debido a que las impurezas y paredes de los recipientes contienen alta energía para la nucleación, por eso la mayor parte de las veces se considera heterogénea. Para quese lleve a cabo es necesario enfriar el metal por debajo de su temperatura de solidificación en una cantidad suficiente y varía según el tipo de metal. Cuando el aglomerado de átomos es menor al tamaño crítico son llamados embriones y una vez que lo sobrepasan se les llama núcleos. Para que puedan formarse cristales deben sobrepasar su tamaño crítico.

Nucleación heterogénea: Es la formacinética más difícil para la formación de cristales debido a la barrera relativamente grande que presenta la energía libre superficial para el desarrollo de los núcleos. Para sobrepasar esta barrera se necesitan valores grandes de sobre enfriamientos, y debido a que se utilizan valores desde 0° a 10° en la industria, no es posible desarrollar una nucleación homogénea. La nucleación heterogénea se debe aque a que las impurezas y el recipiente proporcionan superficies donde es más fácil la formación de embriones ya que la energía superficial para formar un núcleo estable es más baja en comparación con la necesaria en comparación con una homogénea.

Crecimiento: Una vez generado el núcleo, su crecimiento se lleva a cabo por la unión de átomos a su superficie sólida y es controlado por dosprocesos: La cinética de adhesión atómica y la difusión de calor y masa.

Respecto a la adhesión de átomos existen dos procesos que intervienen en ella: Reacción de fusión (átomos del sólido al líquido) y reacción de solidificación (átomos del sólido al líquido). Las siguientes gráficas muestran las reacciones que intervienen en la interface así como la variación de velocidades con respecto a latemperatura.



De acuerdo con las anteriores gráficas, está claro que para que ocurra una solidificación debe de haber mayor flujo de átomos del líquido hacia el sólido que viceversa. También se puede observar que si la temperatura de la interface es similar a la temperatura de solidificación, las velocidades se igualarían y no habría crecimiento, por lo que para conseguir que la interface semueva debe estar a una temperatura inferior a la de solidificación. Para que este crecimiento se dé es necesario que exista un sobre enfriamiento en la interface llamado sobre enfriamiento cinético, el cual es la diferencia entre la temperatura de solidificación y la temperatura del líquido en la interface.

Curvas de enfriamiento: Las curvas de enfriamiento muestran cómo cambia la...