Cristalización de Metales

Estructuras Cristalinas
Julio Alberto Aguilar Schafer

Modelo del estado
líquido
los metales

Modelo del paso del estado líquido al estado sólido de los metales

Equilibrio líquido-vapor
Presión de vapor
Moléculas en estado vapor
Moléculas que pasan a vapor (se vaporizan)
Moléculas que pasan al líquido (se condensan)

Propiedades de los líquidos
Comparación molecular entresólidos y líquidos

Enfriar o
comprimir
Calentar
o reducir
presión

GASES
-Desorden total
-Partículas tienen completa
libertad de movimiento.
-Partículas tienden a estar
alejadas entre si
- Forma y volumen
indeterminado.

Enfriar

Calentar

LÍQUIDOS
-Menor desorden
-Partículas tienen
movimiento relativo entre si
-Partículas tienen mayor
cohesión (juntas)
- Forma determinadaal
recipiente que los contiene

SÓLIDOS
-Orden
-Partículas fijas en una
posición determinada.
-Partículas unidas entre si
- Forma y volumen
determinado

Difracción de rayos X
Patrón de difracción según orden
de la materia

Difracción de rayos X
Interacción de rayos X con un grupo de
átomo ordenado

CARACTERÍSTICAS
METALES
DERIVADAS DEL ENLACE METÁLICO

1. CONDUCCIÓNTÉRMICA Y
ELÉCTRICA ELEVADA
2. RESISTENCIA MECÁNICA ALTA
3. GRAN PLASTICIDAD, DUCTILIDAD Y
TENACIDAD
4. MALEABILIDAD ELEVADA
5. CARÁCTER RECICLABLE

ESTRUCTURA INTERNA
DE LOS METALES
• REDES TRIDIMENSIONALES: ESTADO
CRISTALINO
• ENLACE METÁLICO:
1. FORMACIÓN DE UNA NUBE
ELECTRÓNICA
2. PERTENENCIA INCONCRETA DE LOS eA LOS ÁTOMOS
3. GRAN MOVILIDAD ELECTRÓNICA
4. ESTO JUSTIFICA LA ELEVADACONDUCTIVIDAD METÁLICA.

ENLACE METÁLICO

ESTADO CRISTALIN0: redes
tridimensionales compactas con máximo
aprovechamiento espacial.

MISMA VECINDAD:
distancia permanente entre puntos

CELDA UNIDAD: ejes y
ángulos cristalográfico

ESTRUCTURA CRISTALINA
• REDES CRISTALINAS SIMPLES:
– Representan todas las posibles redes
puntuales de átomos situados en vértices.
– Sus celdasunidad son ‘CELDAS
PRIMITIVAS’

REDES CRISTALINAS DE
BRAVAIS: 14 celdas unidad
CARACTERÍSTICAS:
• Redes puntuales más complejas
• Cumplen la propiedad de misma vecindad.
• Sus celdas unidad:‘CELDAS NO PRIMITIVAS’
• La posición atómica en ‘no vértice’ da lugar:
• Redes SENCILLAS
• Redes CENTRADAS EN EL CUERPO
• Redes CENTRADAS EN LAS CARAS.
• Redes CENTRADAS EN LA BASE.

REDES DEBRAVAIS

Sistemas cristalinos y redes de
Bravais

SISTEMAS DE
CRISTALIZACIÓN DE LOS
METALES

REDES CRISTALINAS METÁLICAS
LOS METALES CRISTALIZAN EN LAS
SIGUIENTES ESTRUCTURAS:
•RELACIONADO CON EL ESTADO DE MÍNIMA ENERGÍA
•HIPÓTESIS DE LAS ESFERAS RÍGIDAS

Las celdas unitarias no actúan de forma
independiente, cada átomo en cada arista es
compartido por el átomo de las aristas decada
celdas unitarias adyacente.

1/8x8=1

Cubico centrado
en el cuerpo

Cubico centrado
en las caras

Exagonal
compacto

Arriba, estructura cúbica centrada en el cuerpo.
Abajo, estructura cúbica-primitiva.

Red cúbica centrada (BCC)

Nº de átomos: 2
Propiedades:
materiales
resistentes a
la deformación
Feα, Ti, W, Mo, Nb,
Ta, K, Na, V, Cr, Zr
F. empaq: 0,68

Cúbicocentrado en el cuerpo

Red cúbica centrada en caras
(FCC)
Nº de átomos: 4
Propiedades: se
deforman mejor
que BCC
Feγ, Cu, Al, Au,
Ag, Pb, Ni, Pt
F. empaq: 0,74

Red hexagonal compacta (HC)

Nº de átomos: 6
Propiedades: poco
deformables
Ti, Mg, Zn, Be, Co,
Zr, Cd
F. empaq: 0,74

Ordenamiento de planos de átomos iguales
durante la solidificación de metales puros
Vistasuperior

Vista lateral

Vista superior de átomos en metales puros

Tabla periódica de los elementos químicos

Estructuras de los metales

Curva de distancia entre átomos en estructuras cristalinas

FCC
BCC
HCP

Planos de deslizamiento

12

48

Ejemplo de una estructura cristalina
• Ordenamiento regular de átomos
-10
• Distancia atomica 2X10
• Significa...