fisica

Fundamentos de la Tecnología de Materiales. Estructura y Geometría Cristalina.

ESTRUCTURA Y GEOMETRÍA
CRISTALINA

1.1

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1.2

CAPÍTULO I - ESTRUCTURA Y GEOMETRÍA CRISTALINA
DEFINICIÓN DE CUERPO:
- Conjunto de todos los átomos que lo constituyen, (formen o no moléculas).
- Entre los átomos existen unasfuerzas de cohesión que mantienen la integridad
del cuerpo.
(Estructura de los materiales: disposición que adoptan los átomos en el estado sólido.)

FORMAS DE PRESENTARSE UNA SUSTANCIA:
- Estados: sólido, líquido o gaseoso.
- Cada uno de los estados es consecuencia de la diferencia entre los valores de
las fuerzas de cohesión entre sus partículas elementales y la energía de
vibración(energía cinética) debida a la Tª (K) [P=cte.]

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1.3

- Estado gaseoso la gran movilidad de las partículas supera las fuerzas de
cohesión y por ello estas se expanden continuamente.

- Estado sólido, los cuerpos conservan sus formas mientras que no actúen
fuerzas exteriores. Esto se debe a que las fuerzas de cohesiónpredominan y
mantienen fijas las posiciones de las partículas.
- El calentamiento hará aumentar la vibración atómica y alcanzar los estados
líquido (fusión) y gaseoso (vaporización), siendo el fenómeno contrario igualmente
válido.

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1.4

En el estado sólido, las diferencias de comportamiento entre unos yotros se debe
en gran medida a la disposición que adoptan los átomos, moléculas o iones que
constituyen el sólido y a la naturaleza de las fuerzas de enlace entre ellos.

Un sólido presenta una estructura cristalina , si sus átomos o iones se ordenan en
una disposición que se repite en tres dimensiones, y a este sólido le denominaremos

sólido cristalino o material cristalino.
Nota: Hay ungran número de estructuras cristalinas diferentes y que varían desde las
relativamente simples de los metales a las excesivamente complejas de los polímeros y cerámicos.

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1.5

- Estructura cristalina consideraremos los átomos (o iones) como esferas de un
determinado diámetro, en lo que se denomina modelo atómicode esferas
rígidas.

- Red cristalina a la disposición tridimensional de puntos coincidentes con las
posiciones de los átomos (o en el modelo de esferas, al centro de las esferas).

-

Red (cristalina) espacial puede ser descrita especificando las posiciones
atómicas en una celda unidad que se repite en el espacio y que puede
describirse por tres vectores reticulares a, b y c, que seoriginan a partir de un
vértice de la celda.

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Figura 1.1. Retículo espacial de un sólido cristalino ideal. b) Celda unidad con las constantes reticulares.

- CONSTANTES DE LA CELDA UNIDAD:
o Longitudes de los ejes a, b y c.
o Ángulos interaxiales α, β y γ.

1.6

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1.7

Con siete tipos de celdas unidad se pueden crear todas las redes existentes
posibles.

- Las redes básicas:
- Sencilla.
- Centrada en el cuerpo.
- Centrada en las caras.
- Centrada en la base.

1.8

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PRINCIPALES ESTRUCTURAS CRISTALINAS METÁLICAS
La mayoría de losmetales elementales, podríamos hablar del 90% de ellos
cristalizan en tres estructuras cristalinas densamente empaquetadas:
• Cúbica centrada en el cuerpo (BCC)
• Cúbica centrada en las caras (FCC)
• Hexagonal compacta (HCP)
El enlace atómico de este grupo de materiales, al ser de tipo no direccional y
debido a que se libera energía a medida que los átomos se aproximan y se enlazan
cada...