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Sitios Intersticiales

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Transcript of Sitios Intersticiales

Son los pequeños huecos que existen entre los átomos en las estructuras cristalinas, en los cuales pueden colocarse átomos mas pequeños.
Un átomo al ser colocado en un sitio itersticial toca dos o mas átomos de la red. y éste átomo tiene un númer de coordinación dado por los átomos que toca
Sitios Intersticiales
El sitio cúbico con un número de coordinación de ocho ocurre en la estructura CS
Los sitios octaédricos dan un número de coordinación de seis
Los sitios tetraédricos dan un número de coordinación de cuatro
Muchos material en algún momento de su procesamiento son líquidos.
El Iíquido se solidifica al enfriarse por debajo de su temperatura de solidificación. El material puede ser utilizado tal y como se solidificó o puede ser procesado posteriormente mediante trabajo mecánico o tratamiento térmico.
Al solidificar, el arreglo atómico cambia de un orden de corto alcance a un orden de largo alcance, es decir, a una estructura cristalina.
La solidificación requiere de dos pasos:
nucleación y crecimiento.
La nucleación ocurre cuando se forma una pequeña porción sólida dentro del líquido. El crecimiento del núcleo ocurre cuando los átomos del líquido se van uniendo al sólido hasta que se acabe el Iíquido.
Introducción.
Cuando se forma el sólido, se crea una interfase entre este y el resto del líquido. A esta interfase se le asocia una energía de superficie.
Cuando el sólido es muy pequeño, un crecimiento adicional
hace que aumente la energía libre. En vez de crecer, el sólido se vuelve a fundir para reducir la energía libre; entonces, el metal permanece en estado Iíquido.
El subenfriamiento es la temperatura de solidificación al equilibrio menos la temperatura real del líquido.
Pero cuando el sólido es mayor, el crecimiento adicional hace que la energía total del sistema se reduzca, por lo que el sólido formado es estable. La nucleación ocurrió con éxito y ahora se dará el crecimiento de la partícula sólida denominada núcleo.
Nucleación
Solidificación
Contracción: Los materiales son mas densos en estado sólido que líquido entonces al solidificar pueden encogerse hasta un 7%
Defectos de Solidificación
Número de coordinación
Es el número de átomos que están en contacto con un átomo en particular del material, en otras palabras es el número de vecinos próximos que tiene cada átomo del material
Una de las primeras oportunidades de controlar la estructura y propiedades mecánicas de un material ocurre durante su solidificación, podemos controlar el tamaño y la forma de los granos para obtener propiedades uniformes o mejorar sus propiedades. y éstas se obtienen controlando la nucleación y el crecimiento del grano.
Capítulo 5
Este ocurre al producir aleaciones con solución sólida. Existen grados de endurecimiento por solución sólida y los cuales dependen de dos factores:
Una diferencia importante entre el solvente y el soluto y que incrementa el efecto de endurecimiento.
Segundo, cuanto mayor sea la cantidad añadida del elemento aleante, más grande será el efecto de endurecimiento


Endurecimiento por solución sólida.
Los efectos del endurecimiento por solución sólida en las propiedades de un material son los siguientes :
1. El esfuerzo de cedencia, la resistencia a la tensión y la dureza de la aleación son mayores
que en los materiales puros.
2. Generalmente la ductilidad de la aleación será menor que la del material puro. Sólo en casos raros, como en aleaciones cobre-zinc, el endurecimiento por solución sólida incrementa tanto resistencia como ductilidad.
3. La conductividad eléctrica de la aleación será mucho menor que la del material puro. Por tanto, no se recomienda el endurecimiento por solución sólida de alambres de aluminio o de cobre utilizados para la transmisión de la energía eléctrica.
4. La resistencia a la termofluencia, o a la pérdida de propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, mejora con el endurecimiento por solución sólida.
Efectos del endurecimiento por solución sólida.
Nucleación homogénea
Cuando el Iíquido se enfría lo suficiente por debajo de la temperatura de solidificación de equilibrio, se combinan dos factores para favorecer la nucleación. Pnmero, se agrupan los átomos para formar embriones más grandes. Segundo, la mayor diferencia en energía libre de volumen entre el líquido y el sólido reduce el tamaño crítico del núcleo. La nucleación
homogénea ocurre cuando el subenfriamiento es lo suficiente como para causar la formación
de un núcleo estable.
Nucleación heterogénea
A la nucleación sobre superficies de impurezas se conoce como ncleación heterogénea. Las impurezas que están en contacto con el líquido, ya sea en suspensión o sobre las paredes del recipiente que lo contiene, proveen una superficie sobre la cual se puede formar el sólido. Solamente necesitan agruparse unos cuantos átomos para producir una partícula sólida con el radio de curvatura requerido. Para alcanzar este tamaño crítico se necesita menos subenfriamiento, por lo que la nucleación empieza con mayor facilidad.
Endurecimiento por tamaño de grano Algunas veces se introducen intencionalmente partículas de impureza en el líquido. Esta práctica se conoce como refinación de grano o inoculación.
Por ejemplo, se agrega una combinación de 0.03% de titanio y de 0.0 1 % de boro a muchas aleaciones líquidas de aluminio. Se forman pequeñas partículas de A1,Ti o de TiB, que sirven como sitios para la nucleación heterogénea. La refinación de grano o inoculación produce gran número de granos, cada uno de los cuales empieza a crecer a partir de un núcleo. En los metales, cuanto mayor sea el área superficial de los bordes de grano, mayor será el endurecimiento
por tamaño de grano.
Endurecimiento por tamaño de grano
La rapidez a la cual el sólido crece depende de la velocidad de enfriamiento, o de la rapidez de extracción de calor. Una velocidad de enfriamiento rápida produce una solidificación rápida, o tiempos de solidificación cortos. Utilizando la regla de Chvorinov puede calcularse el tiempo t, requerido para que una fundición simple se solidifique completamente:
Tipos de solidificación y tamaño de las dendritas
Porosidad gaseosa: Muchos materiales líquidos disuelven una gran cantidad de gas, y la cantidad de gas que son capaces de siluir está dada por la ley de Sievert.
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