Post on 29-Dec-2015
ALEACIONES
Tema:
Dra. María Azucena González Lozano
Una aleación es una sustancia que tiene propiedades metálicas y está constituida por dos o más elementos químicos, de los cuales por lo menos uno es metal.
Un sistema de aleación contiene todas las aleaciones que pueden formarse por varios elementos combinados en todas las proporciones posibles.
Si el sistema se forma por dos elementos, se llama sistema de aleación binaria; si se forma por tres elementos, se denomina sistema de aleación ternaria; etc.
Extractiva II
Clasificación
de las
aleaciones
Homogéneas
Mezclas Combinación de varias fases
Constan de una fase
Cualquier estructura que sea visiblemente distinta, desde el punto de vista físico al microscópico puede considerarse como una fase. Para la mayoría de los elementos puros, el térmico fase es sinónimo de estado; por tanto, para los elementos puros hay una fase gaseosa, líquida y sólida.
Cuando el metal sufre un cambio en su estructura cristalina (alotropía) experimenta un cambio de fase, ya que cada tipo de estructura cristalina es físicamente distinto.
Extractiva II
Fases
en estado
sólido
Solución sólida Una solución está constituida por dos partes: un soluto y un solvente. Una solución sólida es simplemente una en estado sólido y consta de dos o más clases de átomos combinados en un tipo de red espacial.
Metal puro Una característica importante de los metales es que exhiben un punto definido de fusión o congelación en condiciones de equilibrio.
Fase intermedia de una aleación o compuesto Son combinaciones de elementos de valencia positiva o negativa. Las diversas clases de átomos se combinan en una proporción definida, expresada por una fórmula química.
Extractiva II
Metal Puro
La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solape entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo. En ausencia de una estructura electrónica conocida, se usa el término para describir el comportamiento de aquellos materiales en los que, en ciertos rangos de presión y temperatura, la conductividad eléctrica disminuye al elevar la temperatura.
(Compuestos)
Fase intermedia de una aleación
Extractiva II
Compuestos electrónicos
Compuestos
Intermetálicos o de valencia
Compuestos intersticiales
Fase intermedia de una aleación
Extractiva II
Intermetálicos o de valencia
Se forman por metales no similares químicamente y se combinan siguiendo las reglas de valencia química. Como suelen tener fuerte enlace (iónico o covalente), sus propiedades son esencialmente no metálicas. CaSe, Mg2Pb, Cu2Se, son ejemplos.
Extractiva II
Na Cl
NaCl
Compuestos intersticiales
Extractiva II
Se forman por la unión entre los elementos de transición, como el Sc, Ti, Ta, W y Fe, con el H, el O, el C, el B y el N. La estructura depende del metal las propiedades físicas dependen principalmente el elemento intersticial. Son metálicos, pueden tener un estrecho o reducido intervalo de composición, altos Pf y son extremadamente duros. TiC, TaC, Fe3C, W2C, CrN y TiH, son ejemplos.
Átomo en un sitio intersticial
Carburo de tungsteno Carburo de titanio Carburo de tungsteno
Compuestos electrónicos
Son fases intermedias que existen en puntos cercanos a aquellas composiciones químicas que tienen una razón definida de número de electrones de valencia a número de átomos.
Razón Electrón-Atomo 3:2
Estructura B.C.C.
Razón Electrón-Átomo 21:13
Estructura Cúbica Compleja
Razón Electrón-Átomo 7:4
Estructura C.P.H.
AgCl Ag5Cd8 AgCd3
AgZn Cu9Al4 Ag5Al3
Cu3Al Cu31Sn8 AuZn3
AuMg Au5Zn8 Cu3Si
FeAl Fe5Zn21 FeZn7
Cu5Sn Ni5Zn21 Ag3Sn
Ejemplos de compuestos de electrones
Ejemplo:
AgZn, el átomo de plata tiene un electrón de valencia y el Zn tiene dos; de manera que se tienen 3 electrones de valencia y dos átomos; por tanto se tiene una relacion 3:2.
Soluciones sólidas
Extractiva II
So
lucio
nes s
óli
das
Intersticiales
Sustitucionales
Los átomos del soluto sustituyen átomos del solvente en la estructura reticular del solvente.
Factores que controlan la solubilidad
Factor de la estructura del cristal
Factor de tamaño relativo
Factor de afinidad química
Factor de valencia relativa
Se forman cuando átomos de pequeños radios atómicos se acomodan en los espacios o intersticios de la estructura reticular de los átomos solventes más grandes. Solo los átomos menores a 1Å tendrán posibilidad de formar soluciones sólidas intersticiales. H, B, C, N y O.
Extractiva II
Factor de tamaño relativo
Similar radio atómico (menos del 15 % de diferencia, para tener solubilidad total): Cuanto mas similares sean, menor distorsion de red y por tanto mayor solubilidad.
Los metales deben tener poca afinidad electroquímica para formar solución sólida. En caso de tener gran afinidad electroquímica se pierde el carácter metálico y se refuerza el carácter iónico o covalente en la aleación.
Factor de afinidad química
Factor de valencia relativa
Si el soluto aporta más electrones a la nube electrónica que el disolvente se favorece la solubilidad.
Soluciones sólidas intersticiales
Representación esquemática de:
Soluciones sólidas sustitucionales
Extractiva II
Estructura de aleación
Solución sólida
Intersticial Sustitucional
Homogénea Mezcla
Fase intermedia de aleación (compuesto)
Intermetálica Instersticial Electrónica
Cualquier combinación de fases sólidas
Metal puro Solución sólida
Aleación intermedia
Extractiva II
Bibliografía Introducción a la metalurgia física, Sydney H. Avner, Ed. McGraw Hill, Segunda edición, 1988.