Fabián Rodríguez

Jorge Montaño Tem 23

Saith Torres Mesa # 2

Joel Galindo

Edgardo Matute

Diferencia entre ciencia e ingeniería de los materiales

Ciencia

• La ciencia de los materiales es la encargada de investigar la relación entre la estructura y las propiedades físicas macroscópicas de los materiales para su aplicación en varias áreas de la ciencia.

Ingeniería de los materiales

• la ingeniería se encarga de tomar toda esta fundamentación de la relación de la estructura y las propiedades que investiga la ciencia de los materiales y diseña y proyecta la estructura de un material especifico o varios.

Diagramas de equilibrio

• Los diagramas de equilibrio son gráficas que representan las fases y estado en que pueden estar diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos.

Estructura de los atomos

• A pesar de que átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y electrones, con la excepción del hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.

Tipos de enlace atómicos y moleculares

• Cuando se enlazan los átomos existe semejanza química entre ellos. Cuando no son afines químicamente, los átomos no se atraen, cada uno se encuentra bien separado de los demás, y los elementos son gaseosos a temperaturas y presiones ordinarias. Cuando son afines químicamente estos se atraen electro estáticamente

Sistemas cristalinos

• Un sólido cristalino se construye a partir de la repetición en el espacio de una estructura elemental paralelepipédica denominada celda unitaria. En función de los parámetros de red, es decir, de las longitudes de los lados o ejes del paralelepípedo elemental y de los ángulos que forman, se distinguen siete sistemas cristalinos:

Estructuras cristalinas metálicas

• En estado solido los átomos pueden adquirir un ordenamiento definido tridimensional, en tal caso se dice que tienen estructura cristalina, algunos materiales no presentan ordenamiento al solidificar, su estructura es desordenada, se dice que son amorfos, todos los metales forman cristales en estado solido, de los materiales amorfos el vidrio es un ejemplo clásico, algunos materiales pueden ser amorfos o cristalinos según como son enfriados por ejemplo el SiO₂ (Dióxido de silicio) que cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el vidrio.

Estructuras cristalinas metálicas

• Los solidos cristalinos pueden adoptar alguna o algunas de las 14 estructuras posibles, llamadas redes Bravais, afortunadamente salvo escasas excepciones, los metales cristalizan solo en 3 estructuras: la estructura cubica centrada en el cuerpo, la estructura cubica centrada en la cara y la estructura hexagonal compacta. Por brevedad y comodidad común referirse a estas estructuras mediante las siglas bcc, fcc, hcp

Redes Bravais

• son una disposición infinita de puntos discretos cuya estructura es invariante bajo cierto grupo de traslaciones. En la mayoría de casos también se da una invariancia bajo rotaciones o simetría rotacional. Estas propiedades hacen que desde todos los nodos de una red de Bravais se tenga la misma perspectiva de la red. Se dice entonces que los puntos de una red de Bravais son equivalentes.

Fcc

• Face centered cubic ( Cubica centrada en caras) Está constituida por un átomo en cada vértice y un átomo en cada cara del cubo. Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro gama, cobre, plata, platino, oro, plomo y níquel. Cada átomo está rodeado por doce átomos adyacentes y los átomos de las caras están en contacto.

Hcp

• Hexagonal Close-Packing ( Cierre de embalaje hexagonal) Esta estructura está determinada por un átomo en cada uno de los vértices de un prisma hexagonal, un átomo en las bases del prisma y tres átomos dentro de la celda unitaria. Cada átomo está rodeado por doce átomos y estos están en contacto según los lados de los hexágonos bases del prisma hexagonal. Los metales que cristalizan en esta forma de estructura son: titanio, magnesio, cinc, berilio, cobalto, circonio y cadmio.

Bcc

• Body centered cubic ( Cubica centrada en cuerpos) Formada por un átomo del metal en cada uno de los vértices de un cubo y un átomo en el centro. Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro alfa, titanio, tungsteno, molibdeno, niobio, vanadio, cromo, circonio, talio, sodio y potasio. Cada átomo de la estructura, está rodeado por ocho átomos adyacentes y los átomos de los vértices están en contacto según las diagonales del cubo

Defectos de la estructura cristalina en las propiedades de los metales

• defectos puntuales: se dan a nivel de las posiciones de los átomos individuales los principales defectos son vacancias, átomos sustitucionales átomos intersticiales.

Defectos de la estructura cristalina en las propiedades de los metales

• Defectos Lineales: Se dan a nivel de varios átomos confinados generalmente a un plano, los efectos lineales mas importantes en los materiales son la dislocación estas se generan durante la solidificación o la deformación plástica de los materiales cristalinos

Defectos de la estructura cristalina en las propiedades de los metales

• Defectos de superficie: Son imperfecciones de la estructura cristalina ubicados en un área determinada del material el principal defecto en un material son las fronteras de los granos

Polimorfismo o Alotropía

• La propiedad de un metal de tener varias redes cristalinas se denomina polimorfismo oalotropía.

Cuando una aleación solidificada, con una estructura cristalina determinada, alcanza la temperatura necesaria para pasar a otra estructura cristalina, también tiene lugar la formación de núcleos y su crecimiento para formar granos, semejante a lo que sucede durante el paso del estado líquido a sólido. El paso de un tipo de red de un estado a otro tiene lugar, también, con efecto térmico a temperatura constante. Muchas propiedades de los metales y sus aleaciones incluyendo las mecánicas, dependen del tamaño de los granos, un grano mas pequeño proporciona al metal una mayor resistencia y dureza debido a la constantes intersecciones de las dislocaciones. Estas no pueden formar dentro de la masa del metal largas líneas de movimiento mutuo de los granos.

• En el caso del dióxido de silicio SiO₂ su polimorfismo es el vidrio