Solidificación de metales y defectos en cristales

Un cristal perfecto es un cristal infinito, con una estructura completamente simétrica y ordenada, con sus átomos en reposo (0K) y los electrones distribuidos en sus estados energéticos más bajos.

Las vibraciones de red son vibraciones colectivas de todos los átomos del cristal y se propagan a través del cristal como ondas sonoras. Son responsables de las propiedades físicas de los cristales, como su dureza, su resistencia y su conductividad térmica.

Las vibraciones locales son vibraciones de un solo átomo o grupo de átomos que no se propagan a través del cristal.

<p>Las vibraciones locales pueden afectar las propiedades químicas de los cristales, ya que pueden conducir a reacciones químicas al romper o formar enlaces químicos.</p> Signup and view all the answers

<p>Los electrones se hallan así debido a que de esta manera están más fuertemente unidos a los átomos del cristal y evitan así moverse libremente a través de él.</p> Signup and view all the answers

<p>Los posibles tipos de defectos son las vibraciones de los átomos, que pueden ser de red o locales.</p> Signup and view all the answers

<p>Aumenta el límite elástico pero disminuye la tenacidad.</p> Signup and view all the answers

<p>Son zonas desordenadas con alta energía asociada, que facilitan fenómenos como la difusión y ciertas transformaciones.</p> Signup and view all the answers

<p>Los átomos adyacentes pueden agruparse formando un germen sólido, que crece rápidamente al disminuir la temperatura.</p> Signup and view all the answers

<p>Aumenta la probabilidad de formación de núcleos estables, iniciando el proceso de solidificación.</p> Signup and view all the answers

<p>El tamaño crítico de germen disminuye al disminuir la temperatura, afectando la formación de núcleos estables.</p> Signup and view all the answers

<p>La nucleación puede ser homogénea (a partir de líquido homogéneo) o heterogénea (en zonas no homogéneas), con la presencia de impurezas que aumenta la nucleación.</p> Signup and view all the answers

<p>La presencia de vacantes aumenta la entropía, que es una medida del desorden del sistema.</p> Signup and view all the answers

<p>Los defectos termodinámicamente estables en un cristal no tienen tendencia a desaparecer con el tiempo debido a que están en equilibrio con su entorno.</p> Signup and view all the answers

<p>La concentración de vacantes en equilibrio aumenta exponencialmente con la temperatura.</p> Signup and view all the answers

<p>Los procesos para eliminar el exceso de vacantes, como la migración al borde de grano, hacen que sean menos perjudiciales para las propiedades físicas del material.</p> Signup and view all the answers

<p>La formación de micro vacíos contribuye a la disminución del impacto de las vacantes en las propiedades físicas del material.</p> Signup and view all the answers

<p>El enfriamiento rápido desde una temperatura elevada y la irradiación con partículas de alta energía son modos de generar un exceso de vacantes.</p> Signup and view all the answers

<p>Los defectos puntuales, que incluyen vacantes, impurezas e intersticios.</p> Signup and view all the answers

<p>Las dislocaciones son defectos lineales que afectan a una fila de átomos o iones, y pueden ser creadas durante la formación del cristal o por exposición al calor o tensión.</p> Signup and view all the answers

<p>Los defectos superficiales, como grietas, poros y rugosidades, impactan la superficie del cristal y pueden ser causados por tensión, corrosión o impacto.</p> Signup and view all the answers

<p>Los defectos volumétricos, como huecos, burbujas y precipitados, afectan una gran región del cristal y pueden ser creados por desgasificación, evaporación o deposición de material.</p> Signup and view all the answers

<p>La presencia de defectos puede influir en la conductividad eléctrica, conductividad térmica, elasticidad y resistencia de los cristales.</p> Signup and view all the answers

<p>La formación de vacantes durante la solidificación aumenta el volumen del cristal y distorsiona localmente la red cristalina.</p> Signup and view all the answers

<p>Los factores que influyen en el tamaño de grano durante la solidificación son la temperatura de solidificación (Ts), el número de nucleación (N) y la concentración de soluto (C). Si la temperatura de solidificación es alta, habrá pocos granos que crecerán mucho, lo que resulta en un grano basto. Si la temperatura es baja, se formarán muchos granos que crecerán poco, obteniendo un material policristalino de grano fino. Si la temperatura es muy baja, la formación de granos será casi nula, resultando en un sólido amorfo.</p> Signup and view all the answers

<p>La velocidad de solidificación puede controlar el tamaño de grano. Una velocidad de enfriamiento baja produce un grano basto, mientras que una velocidad más alta produce un grano fino. Si la velocidad es muy alta, el sólido puede quedar en estado vítreo (amorfo).</p> Signup and view all the answers

<p>En la solidificación homogénea se formarán granos equiaxiales. Si el enfriamiento del líquido es muy rápido, los cristales no tienen tiempo de crecer por igual en todas las direcciones, lo que da lugar a una estructura columnar de granos alargados.</p> Signup and view all the answers

<p>Los defectos producidos durante la solidificación son los repuches, cavidades de contracción, micro rechupes, porosidad y la segregación. Estos se deben a la diferencia de volumen específico entre el líquido y el sólido, contracción durante la solidificación, o bien gases ocluidos en el líquido.</p> Signup and view all the answers

<p>La segregación implica diferencias en composición entre distintas zonas del material. Existen dos tipos: macro segregación, que ocurre entre zonas distantes de la pieza y es principalmente por gravedad, y micro segregación, que se produce en un intervalo de temperaturas y puede homogeneizarse por difusión.</p> Signup and view all the answers

<p>La estructura dendrítica se forma debido a la micro segregación, la composición de los dendritas es distinta de la de los espacios inter dendríticos. Esto provoca direcciones preferentes de crecimiento en el cristal, gradientes de composición que dificultan el crecimiento del sólido y una forma no esférica de los granos, lo que impacta en las propiedades del material.</p> Signup and view all the answers