REDES DE BRAVAIS o celdas unitarias
Existen 14 tipos de celdas unitarias o
Redes de Bravais. Según la ubicación de los
nodos:
Vértices (P)
Centros de las caras (F)
Centros de bases (C)
Centro de la celda (I)
Estructura cristalina
Todos los materiales están integrados por átomos los que
se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el
estado en el que se encuentra. Cuando un material se encuentra en forma de gas,
sus átomos están más dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de
otro) en comparación con los átomos de ese mismo material pero en estado
líquido o sólido. Existen materiales en los que sus átomos siempre están en
desorden o desalineados aún en su estado sólido, a estos materiales se les
llama materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un
líquido solidificado.
En el caso de los metales, cuando estos están en su
estado sólido, sus átomos se alinean de manera regular en forma de mallas
tridimensionales. Estas mallas pueden ser identificadas fácilmente por sus
propiedades químicas, físicas o por medio de los rayos X. Cuando un material
cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un material
polimorfo o alotrópico.
Cada tipo de malla en los metales da diferentes
propiedades, no obstante que se trata del mismo material, así por ejemplo en el
caso del hierro aleado con el carbono, se pueden encontrar tres diferentes
tipos de mallas: la malla cúbica de cuerpo centrado, la malla cúbica de cara
centrada y la malla hexagonal compacta. Cada una de estas estructuras atómicas
tiene diferentes números de átomos, como se puede ver en las siguientes
figuras.
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Malla cúbica de
cuerpo centrado
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La malla cúbica de cuerpo de cuerpo centrado. Es la
estructura que tiene el hierro a temperatura ambiente, se conoce como hierro
alfa. Tiene átomos en cada uno de los vértices del cubo que integra a su
estructura y un átomo en el centro. También se encuentran con esta estructura
el cromo, el molibdeno y el tungsteno.
Malla cúbica de cara centrada
La malla cúbica de cara centrada aparece en el hierro
cuando su temperatura se eleva a aproximadamente a 910ºC, se conoce como
hierro gamma. Tiene átomos en los vértices y en cada una de sus caras, su
cambio es notado además de por los rayos X por la modificación de sus
propiedades eléctricas, por la absorción de calor y por las distancias
intermoleculares. A temperatura elevada el aluminio, la plata, el cobre, el
oro, el níquel, el plomo y el platino son algunos de los metales que tienen
esta estructura de malla.
Malla hexagonal compacta
La malla hexagonal compacta se encuentra en metales como
el berilio, cadmio, magnesio, y titanio. Es una estructura que no permite la
maleabilidad y la ductilidad, es frágil.
Modificar a una malla de un metal permite la
participación de más átomos en una sola molécula, estos átomos pueden ser de un
material aleado como el carbón en el caso del hierro, lo que implica que se
puede diluir más carbón en un átomo de hierro. Si se tiene en cuenta que el
carbón es el que, en ciertas proporciones, da la dureza al hierro, entonces lo
que se hace al cambiar la estructura del hierro es permitir que se diluya más
carbón, con lo que se modifican sus propiedades.
Otra de las
características de los metales que influye notablemente en sus propiedades es
el tamaño de grano, el cual depende de la velocidad de enfriamiento en la
solidificación del metal, la extensión y la naturaleza del calentamiento que
sufrió el metal al ser calentado.
ALOTROPÍA
Y POLIMORFISMO
Cada material escoge aquella
estructura que proporciona la menor energía (suele ser pequeña la diferencia de
energía entre estructuras alternativas)
Polimorfismo
GRANO DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS
Cuando un metal en su estado líquido se enfría sus
cristales se van solidificando formando estructuras dendríticas, las que crecen
uniformes hasta que se encuentran con otra estructura que también ha estado
creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructuras se forman los
límites de los granos de los materiales. Entre más lento el enfriamiento de un
material, mayor uniformidad en el crecimiento de los granos, o sea estos serán
de menor tamaño.
Un material con granos pequeños será más duro que un con
granos grandes, debido a que los granos grandes tienden a fracturarse y
deslizarse uno sobre el otro, lo que no sucede con los granos pequeños.
La mejor forma de determinar el tamaño de grano de un
material es por medio de microscopio metalúrgico, el que actúa por medio de un
rayo de luz que se lanza sobre una superficie pulida al espejo y limpiada con
una mezcla de 3% de ácido nítrico y 97% de alcohol, para eliminar lo que se
conoce como metal untado.
Microscopio
para la medición de grano en un metal
La
mayoría de los metales elementales alrededor del 90 % cristalizan en tres
estructuras cristalinas densamente empaquetadas: cúbica centrada en el cuerpo
(BCC), cúbica centrada en las caras (FCC) y hexagonal compacta (HCP) . La
estructura HCP es una modificación más densa de la estructura cristalina
hexagonal sencilla.
La
mayor parte de los metales están cristalizadas en esas estructuras densamente
empaquetadas debido a que se libera energía a medida que los átomos se
aproximan y se enlazan cada vez más estrechamente entre sí. De este modo,
dichas estructuras densamente empaquetadas se encuentran es disposiciones u
ordenamientos de energía cada vez más baja y estable.
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencia_de_materiales
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencia_de_materiales
http://www.uhu.es/beatriz.aranda/apuntesciemat/TEMA%201funcmat.pdf
http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=gnfPV1txXiUC&oi=fnd&pg=PA7&dq=Estructura+de+los+materiales&ots=DvBcW2Rdyo&sig=j1Z2WNq9uytMNXAOEjSdiLYjEHo#v=onepage&q=Estructura%20de%20los%20materiales&f=false
file:///C:/Users/jfs/Downloads/2568-2655-1-PB%20(2).PDF
