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Universidad Tecnológica Del
Suroeste Del Estado De Guanajuato
“ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES”
Unidad 1. Estructura de los materiales
➢ Actividad 1
➢ Semana 3
MECÁNICA 3.“A”
Cesar Osvaldo Corona García
Lic. Gildardo Jaimes Hernández
Objetivo: El alumno deberá de realizar la lectura del material de apoyo y explicará la formación de las estructuras: ➢ Cristalina: celda unitaria, redes de Bravais ➢ Amorfos
Fecha: Jueves 21 de Mayo del 2020
Introducción
En el siguiente documento se mencionará como ocurre la formación de las estructuras en los materiales y cuáles son las causas que provocan estas estructuras, así como algunos tipos de defectos que afectan a las estructuras.
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¿Qué son las estructuras de los materiales?
➢ La estructura de un material se refiere al arreglo, acomodo, orden, organización atómica o de los iones mismos. La estructura a nivel microscópico se llama microestructura. Muchas propiedades de los materiales dependen de la microestructura. Existen 2 tipos de estructuras: Cristalinas Amorfas
¿Qué son las estructuras cristalinas?
➢ Las estructuras cristalinas son formas sólidas de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación. Son granos pequeños y no son observables claramente. En minerales traslucidos se pueden apreciar mejor. En pocas palabras, estructuras cristalinas, son estas estructuras que todos los Mecánicos y buscamos obtener en un material. Algunos materiales con este tipo de estructuras son las aleaciones de metales y algunos materiales cerámicos. Esto lo logramos con tratamientos térmicos como lo son: ❖ Recocido ❖ Revenido ❖ Temple ❖ Forjado Existen 1 4 tipos de estructuras cristalinas, las cuales son mejor conocidas como las redes de bravías, las cuales explica con figuras geométricas como son dichas estructuras, a continuación, una imagen de dichas estructuras.
¿Cómo ocurre la formación de las estructuras cristalinas?
➢ La formación de estructuras cristalinas puede ocurrir de diversas maneras, en la naturaleza, están ocurren por las condiciones ambientales que el material puro esta en constante exposición, es decir, si en una mina se encuentra un diamante, dependiendo de las condiciones de donde se encontró, esta puede tener estructuras cristalinas, que, en la mayoría de los casos, estos tienen estructuras cristalinas, pues es uno de los materiales más difíciles de romper. De igual forma si suponemos que la mina estuvo contaminada por algunos desechos químicos que puedan afectar al crecimiento de las estructuras, estas no se formaran. En la industria básicamente se generan estructuras cristalinas. Esto se genera quitando los defectos que el material pueda tener. Estos defectos son eliminados a través de tratamientos químicos, térmicos y termoquímicos. Generando así que la estructura del material en muchos casos sea cristalina y esto a su ves puede que aumente algunas propiedades de los materiales tales como son los siguientes: ✓ Elasticidad ✓ Plasticidad ✓ Maleabilidad ✓ Dureza ✓ Tenacidad ✓ Fragilidad Hay que recordar que las redes de bravías son de las mas fuertes que un material puede tener, es por eso que muchos recurrimos a los tratamientos térmicos, que son los más fáciles de usar para un mecánico y poder hacer que el material refuerce sus propiedades mecánicas.
Ejemplos
Los metales son los principales ejemplos de estructuras cristalinas y también las más simples porque generalmente constan de un solo tipo de átomo. Pero hay otros compuestos no metálicos que también forman estructuras cristalinas, como el diamante, el cuarzo y muchos otros. ➢ El hierro
- El hierro tiene una celda unidad cúbica simple con parámetro de red o arista a = 0,297 nm. En 1 mm hay 3,48 x 10^6 celdas unitarias. ➢ El cobre
- Tiene una estructura cristalina cúbica centrada en las caras, conformada únicamente por átomos de cobre. ➢ Gemas preciosas
- Las gemas preciosas son estructuras cristalina de básicamente un mismo compuesto, pero con pequeñas porciones de impurezas que muchas veces son las responsables del colorido de las mismas. ➢ Diamante
- Está compuesto únicamente de carbono y no contiene impurezas, razón por la cual carece de color. El diamante tiene estructura cristalina cúbica (isométrico-hexoctaédrico) y es el material más duro conocido. ➢ Cuarzo
- Está compuesto de óxido de sílice, generalmente es incoloro o blanco. Su estructura cristalina es trigonal-trapezoédrica. ➢ Rubí
- Está compuesto de óxido de aluminio con impurezas de cromo que le dan su característico color rojo. Forma una red cristalina hexagonal. ➢ Zafiro
- Es también un cristal de óxido de aluminio, pero con impurezas de titanio y hierro, que son responsable de su color azul en diversas tonalidades. Al igual que el rubí tiene estructura hexagonal. ➢ Jade
- Piedra preciosa generalmente de color verde, tiene estructura monoclínica y está compuesto de silicato de hierro-magnesio-calcio. ➢ Topacio
- Es incoloro con una estructura ortorrómbica de fluoruro de aluminio- hidróxido-silicato.
¿Qué son las estructuras amorfas?
➢ Las estructuras amorfas de los materiales se presentan cuando sus átomos siempre están en desorden o desalineados aún en su estado sólido. No presentan una disposición interna ordenada por lo tanto no tienen ningún patrón determinado. Amorfo quiere decir que no tienen forma.
Como sabrán, las estructuras que presentan los materiales son de suma importancia ya que gracias a estas es que podemos modificar algunas propiedades de estos mismos. Así, el mismo ingeniero mecánico tiene más ventajas a la hora de trabajar con metales ya que puede modificar algunas de sus propiedades si modifica su estructura con dichos tratamientos térmicos. ¡Saber Hacer, Para ser UTSOE!
