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“CONFIGURACIONES ESTRUCTURALES”

INGENIERIA MECANICA

ALUMNO: OSCAR DANIEL FLORES MARQUEZ

MAESTRO: FERNANDO HERRADO CRUZ

MATERIA: INGENIERIA EN MATERIALES METALICOS

FECHA: 8/02/2017

“Configuraciones estructurales”

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Contenido INTRODUCION ..................................................................................................................................... 3 IMPERFECCIONES CRISTALINAS.............................................................................................. 4 DEFECTOS PUNTUALES ......................................................................................................... 4 DEFECTO LINEALES .......................................................................................................................... 5 DEFECTOS PLANARES ...................................................................................................................... 6 DEFECTOS SUPERCIALES.................................................................................................................. 7 MOVIMIENTOS ATOMICOS ................................................................................................................. 8 Difusión: .......................................................................................................................................... 9 Difusión solido, líquida y gaseosa ................................................................................................. 10 Mecanismos de difusión ................................................................................................................... 11 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 13

TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Vacancias. ....................................................................................................................... 4 Ilustración 2 Intersticial. ...................................................................................................................... 5 Ilustración 3 Defecto Schotty .............................................................................................................. 5 Ilustración 4. Defecto Frentkel. ........................................................................................................... 5 Ilustración 5 Dislocación de borde ...................................................................................................... 6 Ilustración 6 Dislocación de Tornillo ................................................................................................... 6 Ilustración 7 Frontera Gemela ............................................................................................................ 7 Ilustración 8 Frontera de Grano. ......................................................................................................... 7 Ilustración 9 Defectos Superficiales. ................................................................................................... 8 Ilustración 10 Difusión......................................................................................................................... 9 Ilustración 11 Gases .......................................................................................................................... 10 Ilustración 12 Los liquidos ................................................................................................................. 10 Ilustración 13 Mecanismo Cíclico ...................................................................................................... 11 Ilustración 14 Mecanismo de Aglomeración ..................................................................................... 12 Ilustración 15 Mecanismo de Aglomeración ..................................................................................... 12

“Configuraciones estructurales”

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INTRODUCION En este proyecto de la primera unidad de la materia de ingeniería de materiales metálicos, veremos los temas de las imperfecciones cristalinas, los diferentes defectos que tienen los materiales (estos son los defectos lineales, puntuales y superficiales), también analizaremos los movimientos que tienen los átomos y los mecanismo de difusión. Veremos a detalle cada uno de estos temas y los estudiaremos para saber las diferentes características que tienen los temas. Entonces ya que sabemos que debemos de hacer, iniciaremos con la

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IMPERFECCIONES CRISTALINAS Hasta el momento todas las celdas fueron descritas como elementos perfectos, pero un material en su parte estructural presenta una serie de defectos o imperfecciones que afectan las propiedades físicas y mecánicas del mismo. Las imperfecciones de la red cristalina se clasifican de acuerdo a su geometría y forma en: 

Defectos puntuales o de Dimensión 0



Defectos lineales o de Dimensión 1



Defectos planares 0 de Dimensión 2

DEFECTOS PUNTUALES Este tipo de defectos o interrupciones pueden localizarse en arreglos atómicos u ónicos (cerámicos). En el caso de los metales se presentan básicamente dos defectos: las vacancias e intersticios • Vacancias: Es el más sencillo de los defectos y consiste en la falta de un átomo o Ion en un sitio normal de la red, dejando un agujero; esto puede ser producido en el proceso de solidificación, por temperaturas elevadas o por reordenamientos atómicos existentes en el cristal debido a la movilidad de los átomos.

Ilustración 1 Vacancias.

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Intersticial: Ocurre cuando en un átomo ocupa el lugar intersticial entre átomos ubicados en sitios normales causando una distorsión de la red.

Ilustración 2 Intersticial.

Estos defectos son más complejos en cerámicos debido a la necesidad de mantener la neutralidad eléctrica en el material. Se dividen en dos grupos a saber: • Defecto Schottky: Se presenta cuando iones de carga opuesta se pierden en un cristal y se crea un par de huecos debido al catión y al anión con el fin de garantizar la neutralidad eléctrica. • Defecto Frenkel: Se presenta cuando catión se mueve de una posición normal de la red hacia un lugar intersticial en donde se encuentra otro cation.

Ilustración 3 Defecto Schotty Ilustración 4. Defecto Frentkel.

DEFECTO LINEALES Estos son llamados también dislocaciones. Son defectos que dan lugar a una distorsión de la red alrededor de una línea. Se crean durante la solidificación o por deformación plástica o permanente. “Configuraciones estructurales”

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Dislocación de borde: Se genera en un cristal por una inserción de un semiplano extra de átomos. La “T” invertida indica una dislocación de borde positiva (plano insertado por arriba). La “T” en posición normal indica dislocación de borde negativa, es decir la inserción del plano es por abajo.

Ilustración 5 Dislocación de borde

Dislocación de Tornillo: Es una zona de distorsión en forma de rampa espiral o distorsión de tornillo que se puede formar por la aplicación de esfuerzos cortante, hacia arriba y hacia abajo a las zonas del cristal.

Ilustración 6 Dislocación de Tornillo

DEFECTOS PLANARES Reciben también el nombre de defectos superficiales puesto que se extienden en dos direcciones para formar una frontera. Frontera gemela: Ocurre cuando una estructura se encuentra separada por una frontera que la hace un espejo de la otra, puede ser producida por deformación. “Configuraciones estructurales”

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Ilustración 7 Frontera Gemela

Frontera de grano: Estos son imperfecciones en la superficie de materiales poli cristalinos que separan granos de diferentes orientaciones.

Ilustración 8 Frontera de Grano.

DEFECTOS SUPERCIALES Son los límites o bordes o planos que dividen un material en regiones, cada una de las cuales tienen la misma estructura cristalina pero diferente orientación.

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Ilustración 9 Defectos Superficiales.

MOVIMIENTOS ATOMICOS Muchas de los procesos involucrados en la producción y utilización de los materiales

de

ingeniería

“Configuraciones estructurales”

están

relacionadas

con

la

velocidad

a

la

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cual los átomos se mueven en el estado sólido. En muchos de estos procesos ocurren reacciones en estado sólido que implican reordenaciones espontáneas de átomos a nuevas y más estables disposiciones atómicas.

Difusión: Es el movimiento de los átomos en un material. Los átomos se mueven de una manera predecible, tratando de eliminar diferencias de concentración y de producir una composición homogénea y uniforme. La capacidad de los átomos y de las imperfecciones para difundirse aumenta conforme se aumenta la temperatura, o los átomos incrementan su energía térmica. 

Tratamiento térmico de los materiales, Manufactura de cerámicos, Solicitación de los materiales, Fabricación de transistores y celdas solares.

Ilustración 10 Difusión

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Difusión solido, líquida y gaseosa Los

gases:

el

movimiento

de

los

átomos

es

relativamente

veloz.

Ilustración 11 Gases

Los líquidos: los átomos poseen un movimiento más lento Los sólidos.

Ilustración 12 Los liquidos

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Mecanismos de difusión a) Mecanismo Cíclico Al realizarse este mecanismo, unos cuantos átomos (tres o más) situados más o menos

en

un

círculo

se

mueven

coordina

mente

de

modo que todo el aro de átomos da vuelta a una distancia interatómica.

Ilustración 13 Mecanismo Cíclico

b) Mecanismo de Aglomeración El crowd es un grupo de átomos aglomerados o acumulados, comúnmente a lo largo de un empaquetamiento denso, debido a la presencia en la fila de uno o varios átomos excesivos. Cada uno de los átomos de esta fila, incluso los apartados de los átomos obrantes a unas diez distancias interatómicas, está desplazado a cierta distancia respecto a la posición de equilibrio de la red.

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Ilustración 14 Mecanismo de Aglomeración

c) Mecanismo de Vacancia En toda la red cristalina, sobre todo a temperaturas elevadas, hay vacancias (huecos).Las vacancias brindan la posibilidad de que la difusión se produzca por el intercambio entre un átomo y una vacancia. El paso de los átomos a los sitios vacantes equivale a la traslación de algunas en dirección contraria a la del movimiento de los átomos. El mecanismo de vacanciase realiza durante el auto difusión y la formación de soluciones sólidas de sustitución.

Ilustración 15 Mecanismo de Aglomeración

d) Mecanismo Intermodal. En este caso el átomo se desplaza dentro del cristal, saltando de un espacio intermodal a otro.

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CONCLUSION Como vimos en este proyecto, cada uno los temas estudiados de las configuraciones estructurales con sus diferentes temas, como por ejemplo las investigamos las imperfecciones cristalinas que en diferentes materiales tienes diferentes imperfecciones en sus estructuras que afectan a las propiedades físicas y mecánicas de los materiales, estos defectos son los puntuales, lineales y superficiales, y de estos defectos investigamos sus diferentes características. También observamos los diferentes movimientos de los átomos ya que están conectados a los materiales en su velocidad, a ese movimiento se le llama difusión donde la difusión es el movimiento de los átomos en un material y se puede observar en los líquidos, gases y sólidos, y también la difusión tiene mecanismos que ayudan a comprender los movimientos de los átomos, estos mecanismos son cíclicos, aglomeración, vacancia e intermodal. Estos temas que vimos los necesitaremos para comprender los temas de las siguientes unidades y así poder facilitar mi aprendizaje sobre las propiedades físicas, químicas, mecánicas, térmicas y eléctricas.

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