Clasificación de los materiales

• Metales y aleaciones.• Cerámicos, vidrios y vitrocerámicos.• Polímeros o plásticos.• Semiconductores.• Materiales compuestos.

Tipos de enlace

• Metálico.- Los átomos mas electropositivos de los elementos metálicos ceden electrones.

• Covalente.- El enlace se forma compartiendo electrones.

• Iónico.- Enlace entre dos tipos dferentes de átomos en donde un tipo aporta electrones (catión) a otro tipo de átomo que los acepta (anión).

• De Van Der Waals.- Enlace secundario formado como consecuencia de interacciones entre dipolos inducidos o permanentes.

Arreglos atómicos

• Sin orden.- Materiales que llenan todo el espacio disponible, no tienen arreglo ordenado.

• Orden de corto alcance.- El arreglo espacial de los átomos solo se extiende a su vecindad inmediata.

• Orden de largo alcance.- Arreglo atómico con escalas mayores a los 100 nanómetros, formando un patrón regular y repetitivo.

Materiales amorfos

• Materiales que sólo muestran ordenamiento de átomos de corto alcance.

• Vidrios.- Materiales sólidos no cristalinos, únicamente con ordenamiento de corto alcance.

• Vitrocerámicos.- Obtenidos a través de la nucleación de cristales ultra finos en vidrios amorfos.

• Red.- Colección de puntos ordenados en un patrón periódico que dividen el espacio en segmentos de igual tamaño.

• Base.- Grupo de átomos ubicados en forma determinada entre sí y asociados con cada punto de red.

• Celda unitaria.- Subdivisión de una red que conserva las características generales de toda la red.

• Factor de empaque.- Fracción de espacio dentro de una celda unitaria ocupada por átomos.

Redes de bravais• Cúbica.- Simple, centrada en las caras y

centrada en el cuerpo.• Tetragonal.- Simple y centrada en el cuerpo.• Hexagonal.• Ortorrómbica.- Simple, c. en el cuerpo, c. en

las bases y c en las caras.• Romboédrica.• Monoclínica.- Simple y c. en las bases.• Triclínica.

Los materiales que pueden tener mas de una estructura cristalina se llaman alotrópicos, polimorfos o polimórficos.

• Alotropía.- Termino utilizado en elementos puros.

• Polimorfismo.- Termino utilizado para compuestos.

Sitios intersticiales.- Huecos entre los átomos normales.Tipos de sitio intersticial:

• Lineal.• Centro de triángulo.• Centro de tetraedro.• Centro de octaedro.• Centro de cubo.

Difracción de rayos X

Cuando un haz de rayos X de una longitud de onda específica del mismo orden de magnitud de las distancias interatómicas del material llega a este, la radiación que llega a algún plano en cierto ángulo refuerza la radiación que nos provee de información útil concerniente a la estructura del material.

Imperfecciones.• Defectos puntuales.- Interrupciones

localizadas en los arreglos atomícos.• Impurezas.- Elementos o compuestos

presentes en las materias primas.• Dopantes.- Elementos o compuestos

agregados de forma deliberada y en concentraciones conocidas, en lugares específicos de la micro estructura, buscando un efecto benéfico sobre las propiedades de la misma.

Defectos puntuales

• Vacancia.• Átomo intersticial.• Átomo de sustitución pequeño.• Átomo de sustitución grande.• Defecto de Frenkel.• Defecto de Schottky.

• Vacancia.- Falta de un átomo o ion en un sitio normal de la estructura cristalina.

• Sinterizado.- Proceso mediante el cual se forma una masa densa calentando materiales pulverizados compactados.

• Defecto intersticial.- Se forma al insertar un átomo adicional en una posición normalmente desocupada.

• D. de sustitución.- Se produce al sustituir un átomo con uno de un tipo distinto.

• Defecto de Frenkel.- Es un par vacancia-intersticial que se forma cuando un ion pasa de un punto normal a uno intersticial.

• Defecto de Schottky.- (Exclusivo materiales iónicos) Cuando un catión divalente reemplaza a un monovalente, también se debe quitar otro y produce una vacancia.

• Dislocaciones.- Imperfecciones lineales en un cristal. Suelen introducirse durante la solidificación del material o al deformarlo permanentemente.

• D. de tornillo.- Se ilustra haciendo un corte parcial y después torciendo el cristal una distancia atómica.

• Vector de Burges.- Vector necesario para terminar el circuito y regresar al punto de partida.

• D. de borde o arista.- Dislocación en un cristal mediante la adición de la mitad de un plano adicional de átomos.

• Dislocación mixta.- tiene componentes de borde y de tornillo, con una región de transición entre ellas.

• Deslizamiento.- Proceso en el que se mueve una dislocación y deforma un material metálico.

• Deformación plástica.- Cambio de forma irreversible que se presenta al retirar la fuerza que la causo.

• Deformación elástica.- Cambio temporal de forma mientras se aplica una fuerza al material.

• Densidad de dislocaciones.- longitud total de dislocaciones por unidad de volumen y representa la cantidad de dislocaciones presentes.

• Ley de Schmid.- Relación entre el esfuerzo cortante, el esfuerzo aplicado y la orientación del sistema de deslizamiento:

• Esfuerzo cortante crítico resuelto.- Esfuerzo cortante necesario para para causar deslizamiento.

coscos

Defectos superficiales

Límites o planos que separan a un material en regiones.

• Grano.- Porción de material dentro la cual el arreglo de átomos es casi idéntico donde la orientación del arreglo de átomos es diferente.

• Límite de grano.- Superficie que separa a los granos individuales.

• Difusión.- Flujo neto de cualquier especie.• Cementación.- Difusión de carbono en la superficie

de aceros para endurecerlos.• Nitruración.- Difusión de nitrógeno en la superficie

de un material metálico.• Galvanizado por inmersión en caliente.- Aplicar una

cubierta de zinc, sumergiendo la partes en un baño de zinc fundido.

• Recubrimiento de barreras térmicas.- Óxidos cerámicos, utilizados en los recubrimientos de alabes de turbinas y protege la aleación contra las altas temperaturas.

• Ecuación de Arrhenius:Rapidez = c₀ exp (-Q/RT)

Donde c₀ es una constante, R es la constante de lo gases (1.987 cal/mol K), T es la temperatura y Q es la energía de activación.

• Energía de activación.- Es la energía necesaria para llevar a cabo un reacción química.

Mecanismos de la difusiónAuto-difusión.- Movimiento aleatorio de los átomos en un material esencialmente puro.Difusión de vacancias.- Difusión de átomos cuando un átomo deja una posición regular en la red para cubrir una vacancia en el cristal.Difusión intersticial.- La difusión de pequeños átomos de una posición intersticial a otra en la estructura cristalina.Par de difusión.- Combinación de un átomo de determinado elemento que se difunde por un material anfitrión.

• Primera ley de Fick.-Ecuación que relaciona el flujo de átomos por difusión con el coeficiente de difusión y el gradiente de concentración:

J = -D (dc/dx)• Coeficiente de difusión (D).- Coeficiente

dependiente de la temperatura en relacion con la velocidad en la que los átomos se difunden.

• Gradiente de concentración.- Índice de cambio en la composición con respecto a la distancia en un material no uniforme. Expresada en: (átomos/cm³ cm) ó en: (% de átomos/cm)∙

Factores que afectan la difusión• Temperatura y coeficiente de difusión.• Clases de difusion: Volumétrica, de límite de grano,

superficial.• Tiempo.• Dependencia entre enlace y estructura cristalina.• Dependencia entre la concentración de la especie

que se difunde y la composición de la matriz.

• Segunda ley de Fick.- La ecuación diferencial parcial que describe la velocidad a la que los átomos se redistribuyen en un material por difusión.

• Efecto Kirkendal.- Movimiento de la interfaz debido a velocidades distintas de difusión.

• Plaga púrpura.- Formación de huecos por coalescencia de vacancias que intervienen en el proceso de difusión.

• Sinterizado.- Tratamiento con alta temperatura que hace que se unan las partículas, reduciendo en forma gradual los espacios o poros entre ellas.

• Metalurgia de polvos.- Ruta de procesamiento en la que los polvos metálicos se prensan y sinterizan formando componentes densos y monolíticos.

• Resonador dieléctrico.- Material cerámico, llamado tantalato de bario y magnesio o BMT

• Crecimiento de grano.- Implica el movimiento de los límites de grano, que permite crecer los granos de mayor tamaño a expensas de los mas pequeños.

• Unión por difusión.- Proceso para unir materiales donde dos superficies se presentan a alta presión y altas temperaturas que hacen que los átomos se difundan de un material a otro a través de los límites de grano.