Materiales

1. INTRODUCCIÓN

Aunque los minerales en bruto no tengan, en general, una forma exterior definida, tienen átomos perfectamente ordenados en formas geométricas, y a esto se deben una gran parte de sus características. A esta ordenación interna se denomina estructura, formada en realidad por tres tipos de ella: la estructura cristalina, la estructura granular, y la estructura macrográfica.Estructura cristalina. En ésta, los átomos están ordenados en el espacio según una red geométrica constituida por repetición de un elemento básico llamado cristal, cuyas dimensiones son del orden de 10-8 cm. Como no es posible observar los cristales ni aún con los microscopios más potentes, se recurre para estudiarlos a métodos indirectos, con el de la difracción de los rayos X cuandopasan a través de ellos.

Estructura granular. En ésta, el elemento fundamental es el grano, constituido por agrupación de cristales. Los granos tienen gran importancia en las propiedades mecánicas de los materiales. Los granos son de forma irregular y su tamaño oscila entre 0,02 y 0,2 mm, por lo tanto son observables en un microscopio metalográfico.

Estructura macrográfica. Tienecomo elemento fundamental la fibra, que se forma al alargarse y estrecharse los granos cuando se estiran o laminan los metales.

La importancia en la ingeniería de la estructura física de los materiales sólidos depende principalmente de la disposición de los átomos, iones o moléculas que constituyen el sólido y de las fuerzas de enlaces entre ellos. Si los átomos o iones de un sólido seordenan en una disposición que se repite en tres dimensiones, forman un sólido del que se dice tiene una estructura cristalina y nos referimos a él como un sólido cristalino o material cristalino.

En este curso, iniciaremos el estudio de las estructuras cristalinas y de los planos cristalográficos, y cómo expresarlos gráficamente y según la nomenclatura de los índices de Miller .2. ESTRUCTURAS CRISTALINAS

Las estructuras cristalinas están dadas por la disposición que los átomos asumen en un conjunto de ellos siendo esta disposición ordenada y tridimensional. El conjunto de estas agrupaciones conforman el cristal. En ellos, los átomos aunque no permanecen totalmente fijos en sus posiciones oscilan alrededor de ellas, estableciéndose un equilibrio dinámico (o demovimiento).

Para iniciar el estudio de las estructuras cristalinas es importante tener presente los siguientes conceptos: red espacial, celta unitaria y puntos reticulares.

Red Espacial: es el conjunto de líneas y planos imaginarios que pasan por los puntos donde están ubicados los iónes o átomos en el espacio ocupado por el cristal.

Celda Unitaria: es la agrupación deátomos más pequeña que se caracteriza por presentar la simetría de la red espacia. La red espacial está formada por un gran número de celdas unitarias.

Puntos Reticulares: estos son las intersecciones de las líneas de la red espacial. Lo más importante de la red espacial es que cada punto reticular en cualquier dirección tiene agrupamiento atómico idéntico.

Para especificar elarreglo de los puntos reticulares en la red espacial o de los átomos en una celda unitaria es necesario utilizar parámetros, los cuales están representados en la Figura 1.

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Figura 1. Parámetros de una Red Espacial
Los parámetros a, b y c indican la longitud de cada arista en la celda unitaria. Los ángulos ( (formado por b y c), ( (formado por a y c) y ( (formado por a y b)REDES DE BRAVAIS

Existen 14 tipos de redes espaciales las cuales se muestran en la Figura 2.

Estas redes están clasificadas en 7 sistemas en la Tabla 1.

Es importante señalar que con cada punto de la red pueden estar asociados más de un átomo, pero por cada átomo o grupo de átomos en un punto de la red debe haber un átomo o grupo de átomos idénticos, con la...