Ingeniera de materiales.Durante la evolucin el hombre, este siempre ha optimizado la obtencin de los recursos, buscndolos en la naturaleza para satisfacer las necesidades de vida y aumentar su calidad. Por lo tanto en primera instancia identificamos la solicitacin (algo que queremos hacer), por lo tanto debemos determinar lo que tenemos a disposicin para luego seleccionar los constituyentes que se requieren a partir de la solicitacin.En la actualidad est presente una gran gama de materiales, que se diferencia por la composicin, propiedades, disponibilidad de los mismos, y a su vez por los costos. Por lo que para construir algo ms complejo no solo se requiere un conocimiento emprico, si no, que conocimientos profundos: Diseo, donde nacen los requisitos que debe cumplir el material (casco del buque v/s el de un transbordador), lo cual asociamos despus con propiedades (ptica, mecnica, ambiental, etc.) y de aqu surge limitar las propiedades y los rangos de ellas, recurriendo a diversos tipos de ingenieros que nos dan valores, con esto recin podemos acotar el rango de bsqueda (filtros) compatibilizando todo lo anterior con la disponibilidad y el costo del material. Para terminar existe la Seleccin del material, tambin se habla del Anlisis de falla que se da cuando el material no cumple con los requerimientos o estos cambiaron, como tambin su utilizacin no fue la correcta, haciendo una investigacin segn lo ocurrido.Identificacin de solicitacin Identificacin de propiedad Identificacin del numero de la propiedad Seleccin Anlisis.El estudio de los materiales se divide en dos ramas: Ciencia de los materiales: Estudia la estructura interna y propiedades de los materiales, corresponde a un estudio fundamental, disposicin atmica considerando su incidencia en las propiedades de los materiales. (rama: cristalografa)Ingeniera de los materiales: Se preocupa del diseo de la estructura de un material para una propiedad o un conjunto de ellas, es decir del procesamiento de la conversin de los materiales (seleccin, diseo de piezas, diseo de tratamiento, mtodos de procesamiento) corresponde a la rama aplicable.Ahora haciendo una distincin de lo que conocemos como estructura de material:Estructura Atmica: Referida principalmente a la disposicin o comportamiento de los electrones de los tomos constituyentes de un material, donde se le confieren ciertas propiedades.Estructura Cristalina: Corresponde a un arreglo de tomos en un volumen de material, existe una subdivisin: Estructura del tipo cristalina de forma ordenada y peridica en contra posicin tenemos a los que sigue un comportamiento catico no peridico que da origen a los tipos de materiales amorfos. Estos ltimos que se han formado en tiempo relativamente cortos, ya que la mayora de los materiales que conocemos requieren tiempos de formaciones mucho mayores (periodos geolgicos), por lo que los elementos o compuestos que conforman cada material tuvieron el periodo de formacin que les ha permitido que gozaran del tiempo para ordenarse dando lugar a estructuras ms estables encontrndose en la naturaleza, sin embargo nosotros trabajamos procesando a los anteriores dado origen a otras fases o componentes las denominadas sintticas, donde los tiempo de formacin de estas son extremadamente menores, por lo tanto forzamos a la ocurrencia de ciertas reacciones para la formacin de otras fases. En algunos casos puede ocurrir que estas puedan alcanzar una estructura termodinmicamente estable pero sin embargo existen otras que no, dando origen a las amorfas. Estructura granular: Hace referencia a la orientacin, con respectos a una direccin y/o plano de referencia distintos (forma igual, orientacin distinta se observa con intensidades diferente en imgenes), el conjunto de estas da la estructura granular, existen diferente morfologa de granos: bandas, dendrtica, hexagonal. Conociendo la morfologa podemos definir como se formo el material.Las solicitaciones de los materiales estn ligadas directamente a las propiedades que pueden obtener.Procesamiento de material.Recordemos que primero se debe escoger un material para una cierta aplicacin, de acuerdo a la solicitacin que se requiere, por lo tanto el ingeniero selecciona el que se adecua mejor combinando las caractersticas fsico - qumicas y mecnicas del material como el costo. Comnmente los materiales no se utilizan como se obtienen, por lo tanto son procesados, lo que quiere decir, que pasa por una etapa intermedia para llegar a un producto final, el cambio que tiene este, puede llegar a la formacin de una aleacin, es decir un procesamiento que involucre un cambio de composicin; en otras ocasiones involucra un cambio de forma, considerando para este ltimo caso no solo un cambio fsico si no que a su vez una modificacin en las propiedades fsica, qumica, mecnicas y metalrgicas en general.Ese procesamiento se disea, del cual es posible modificar no solo la forma si no planificar el cambio en las propiedades que se van a requerir, por ejemplo: si ya tenemos el material y lo fundimos; obtenemos una aleacin lo que involucra un ajuste en la composicin qumica de este como lo que sucede con el acero, donde se le pueden adicionar elementos obtenindose as una gran gama de estos, una vez obtenido, este es procesado, luego el producto final requiere un tratamiento trmico el cual corresponde a someterlo a fluctuaciones de temperatura (calentamiento o enfriamiento, controlada o no) en un tiempo determinado, dado que este tambin modifica las propiedades, se puede realizar antes del procesamiento o posteriormente, el diseo implica: las velocidades de calentamiento y enfriamiento, la atmosfera (con oxigeno o sin, con inerte o no, etc.)Procesamiento: Es producir una forma deseada de un material (forma y modificacin de propiedades).Etapas: Fusin (elevar la T hasta cambiar a liquido), colada (verter un liquido), moldeo (darle una forma especfica, proceso de solidificacin), soldadura autgena (cuando unimos dos materiales, y dada la soldabilidad de ambos solo basta con elevar la temperatura y se produce la unin), soldadura con aporte (se requiere de un material que aumente la solubilidad entre ambos y as produce la unin de ambos materiales), conformado del material solido (material ya solidificado, una vez que ocurre eso cambiamos su forma), donde tenemos la laminacin (entre rodillos), extrusin (el material se estira, para formacin de alambras, succin), forja (golpe que lo vuelve frgil pero endurece), doblaje (dar perfil), la sinterizacin (permite una aglomeracin del material, aplicando presin y temperatura, se dispone de material particulado, se somete a presin y temperatura no tan elevada como para fundir, solo se produce una fusin parcial de cada partcula de manera que se alcanza la unin entre ellas). Compactacin o pulvimetalurgia (metalurgia de los polvos, se utiliza bastante para obtener piezas de alta precisin), maquineado (cambiar la forma mediante una herramienta), tratamiento trmico, donde encontramos el recocido (mantener el material a una temperatura por ms tiempo), el temple (enfriamiento bruco), etc. Los formacin ctodos de cobre no se consideran procesamiento de materiales, dado que es electroltico.Clasificacin de materiales:1) Metales: Elementos, aleaciones (combinacin de dos o ms elementos), los aleantes se adicionan, por lo tanto son los elementos minoritarios en las aleaciones los cuales son deseado dado que le confieren caractersticas que mejoran al material, las impurezas tambin son minoritarias pero indeseadas. Los metales se caracterizan de tener electrones libres que son los responsable de las propiedad de ellos, como la conductividad, ductilidad y resistencia desde el punto de vista mecnico.2) Cermicos: Compuestos qumicos inorgnicos, corresponde a una combinacin de elementos metlicos y no metlicos, se diferencia de las aleaciones, puesto que estas ltimas no forman enlace entre los elementos que lo conforman, por lo tanto los compuestos tienen una composicin o cantidad de elementos determinados (formula qumica), ejemplos: xidos, nitraros, cemento, "video", carburos, refractarios (mas importantes, conformados por xidos: calcita, almina, magnesita). Los cermicos pueden clasificarse en cristalinos amorfos o mezcla de ellos, se caracterizan por ser aislantes elctricos y trmicos , presentan una alta resistencia pero baja ductilidad, por lo tanto frgiles y livianos, dada la porosidad que poseen.3) Polmero: Compuesto orgnicos, grandes estructuras moleculares, involucro oxigeno y carbono e hidrogeno con algn no metal, grandes estructuras moleculares que le confiere propiedades, ejemplos: plsticos, adhesivos, polietileno. Poseen baja densidad y livianos, alta ductilidad y elasticidad, tienen una baja conductividad elctrica y trmica, aunque existen polmeros conductores.4) Semiconductores: Poseen propiedades intermedia entre conductores y aislantes.5) Materiales compuestos: Corresponden a materiales de ltima generacin conformado a partir de dos o ms materiales, esto ha permitido modificar propiedades de estos optimizndolas, al estar combinado los elementos, referido al comportamiento que poseen en forma individual, son resistentes, livianos, dctiles, resistentes a altas temperaturas.

Estructura atmica:tomo: Partcula, compuesta de un ncleo que posee las cargas positiva que le dan el peso al tomo, y que est rodeado por otras subparticulas llamadas electrones.Numero de avogradro: 6,022 1023 partculas elementales por mol de sustancia.Modelos atmicos: Demcrito (materia=partculas extremadamente pequeas e indivisibles) - Dalton (le debemos la qumica actual, propone la ley de conservacin de la masa, la ley de proporciones mltiples, es decir, la estequiometria) - Thompson (Pudin de pasas, el tomo estaba formado por un ncleo positivo donde los electrones no circundaban, si no, que estn incrustadas)- Rutherford (Las partculas negativas estn orbitando alrededor del ncleo, propone la teora de las fuerzas de repulsin) - Bohr (Da puntapi a la mecnica cuntica , se desarrolla un modelo que permite establecer las posiciones ms probables de los electrones, definiendo los orbitales).Enlaces atmicos en slidos:Los tomos se puede unir formando enlace, donde estos pueden ser ms o menos fuertes o dbiles, clasificndolos en dos tipos: Primario o fuertes los que son: los inicos, covalente y metlico , cada uno con diferente energa de enlace, es decir una mayor o menos unin de los tomos. La unin se da entre los electrones, de manera que se puede compartir, ceder, o con la formacin de una nube electrnica con el enlace metlico, gracias a esta ltima se le da las propiedades a los metales de conductividad (elctrica y trmica), dado que existen electrones libre. La otra clasificacin de enlaces segundarios o dbiles que corresponde a enlaces de atraccin de dipolos elctrico, que son partculas o elementos que tienen una carga negativa y positiva con exceso en ambos, pero manteniendo la neutralidad, por lo tanto, existe un desbalance de cargas, donde estas se pueden mover, dependiendo con que otro tipo de partculas se encuentre, por lo que se mueve espacialmente generando en ella una cierta orientacin.Enlace Inico: Actan las fuerzas intermoleculares relativamente grande, es decir la energa de enlace es alta (enlace fuerte), se caracteriza porque hay un cedencia de electrones a un elemento no metlico, estos se mantienen unidos por Fuerzas de Coulomb (existe una distancia optima donde la energa es mnima entre el ncleo de un tomo con los electrones de otro tomo y viceversa hasta cuando haya un repulsin, es decir cuando la fuerza neta es mnima y se hace cero a una cierta distancia, en rigor se busca minimizar la energa es decir buscar un estado estable de equilibrio), son enlaces no direccionales (lo cede entonces el elemento se olvida de l) , los materiales poseen una alta dureza, pero sumamente fragilidad y son buenos como aislantes elctricos y trmicos, alto punto de fusin con respecto a un metal, destacando los cermicos (mayor energa mas nicos mayor punto de fusin). En el equilibrio coexisten ambos compuestos, las velocidades de formacin y de consumo se igualanEnlace Covalente: Actan fuerzas interatmica no tan grandes como en los inicos, entre tomos con pequea diferencia de electronegatividad formando un compuesto, no existe cedencia de electrones, si no comparticin de ellos, alcanzando la configuracin estable de un gas noble, por lo tanto son enlaces direccionales (poseen una posicin nica en que se comparte el electrn), a los materiales se le confiere una baja ductilidad y mala conductividad elctrica y trmica.Enlace Metlico: Se presenta en los metales y aleaciones, formando una configuracin difusa denominada nube electrnica, donde estn los electrones libres, fuerzas relativamente grandes, existen una comparticin no localizada, sea, no direccional, los materiales se caracterizan por tener una buena conductividad elctrica y trmica.Enlace segundario o de Van Der Waals: Enlaces dbiles, se origina por interaccin electroesttica entre dipolos, denominado puentes de hidrogeno. Estructura Cristalina:Los tomos se pueden encontrar dispuestos sin un orden determinado, ubicndose en forma aleatoria. Este es el caso de los gases, cuyo tomos o molculas (O2, H2 y N2) se encuentran de forma azarosa y dispersas en el volumen que lo contienen. En el caso que los tomos se encuentren "ordenados", este puede ser de corto o de largo alcance, para el primero, ese orden se limita a los tomos o molculas mas vecinos, como por ejemplo en un gas de O2 o molculas de agua en fase gas. Como molculas ella se encuentra ordenada de forma atmica (O-O, H-O-H), deben poseer una disposicin especfica para formar el tipo de enlace, aqu hablamos de los materiales que poseen una estructura de tipo amorfo, en contra posicin estn los materiales donde ese orden se extiende no solo a los tomos vecinos, si no que a los tomos que se encuentras mas distanciados, aqu el orden trasciende en las tres dimensiones entonces hablamos de materiales cristalinos, las propiedades en general que poseen van a depende de la direccin en la que se mide, es decir depende de la morfologa del material (sentido de corte tallarn), dando la anisotropa de estos (el resultado de la medicin de una propiedad depende de la direccin en que se mide), sin embargo cuando hay un material cristalino asumiendo que este orden se repite en todas la dimensiones se puede inferir que las propiedades no van a variar en cualquier direccin.

Si el material presenta un orden de corto alcance la propiedad si depender de la direccin en que se est midiendo.Cristal: Formacin ordenada y peridica de tomos en la red, donde esta corresponde a un volumen de control que conforman un conjunto de puntos tridimensionales organizados siguiendo un patrn.Monocristal: Corresponde a un solo cristalPolicristal: Muchos cristales.Celda unitaria: Corresponde a la unidad, es decir es una subdivisin de la red cristalina que es capaz de representar a toda la red cristalina, es decir, para un material cristalino la forma que posee esta la conformara toda la red. Otra definicin es que corresponde a un grupo ms pequeo de tomos que posee la simetra del cristal en todas direccin, en resumen es la mnima unidad estructural, que define la estructura cristalina mediante su geometra y por la posicin de los tomos en ella. Su representacin es mediante de puntos, que definen los tomos que ocupan cierta posicin dentro del diagrama en 3-D. (Mnima unidad estructural, define la estructura cristalina mediante su geometra y por la posicin de los tomos en ella)Red cristalina: Relacionar con un volumen de control, y corresponde a un conjunto de puntos tridimensionales organizados siguiendo un patrn, por lo que es coincidente.Para describir la estructura cristalina, en donde definimos: tamao, forma y organizacin atmica de la red, aqu se definen los parmetros de red. Como hablamos de disposiciones geomtricas se trata con formas de paraleleppedos, describiendo los parmetros de aristas independientes (a,b,c en Nm o A), ngulos reticulares (,, en grados), estos dos nos definen el tamao y forma de la celda unitaria.Dentro de los materiales que se conocen la disposicin que adoptan los tomos se clasifican en diferentes grupos, hablamos entonces de sistemas cristalinos, que agrupan a disposiciones geomtrica. Corresponde a sistemas definidos por la estructura, ejes y ngulos entre estos (Destacamos en el curso cubica, tetragonal y hexagonal).Cubica: 4 aristas iguales, ngulos de 90, se subclasifica en Cubica simple CS (8 tomos en vrtices), Cubica centrada en las caras FCC (8 tomos en los vrtices + 6 tomos en el centro de las caras), Cubica centrada en el cuerpo BCC (8 tomos en los vrtices + 1 en medio del cuerpo).Hexagonal: Presentan una arista diferente con dos ngulos de 90 y uno de 120, destacando la estructura hexagonal compacta HC ( 12 tomos en los vrtices + 2 en cada cara basal). En el caso de todos los sistemas cristalinos los puntos representan un tomo, donde la unin de ellos da un sistema cristalino. El 90% de los metales cristalizan en estos sistemas, puesto que corresponde a las estructuras cristalinas ms estables, dado que la forma hace que exista un gasto energtico mnimo en estas formas. Cobre, aluminio, oro, plomo, nquel y plata en FCC. Cromo, hierro (), molibdeno, tungsteno y Vanadio en BCC. Cadmio, cobalto, titanio () y zinc en HC. El hierro y el titanio, poseen transformaciones alotrpicas, es decir cambian su estructura segn la temperatura en la que se encuentren. Cuando se hace un balance de calor y se trabaja con dichos materiales se deben considerar estos cambios.Numero de coordinacin: De alguna manera nos permite determinar si un estructura es ms compacta o no, y corresponde al nmero de tomos vecinos, imaginar un sistema cubico simple uniendo varias celdas unitarias, se deben ver la cantidad de tomos ms prximo con respecto a otro.Factor de empaquetamiento: Fraccin de volumen de las esferas rgidas o fraccin ocupado por tomos, es decir, la celda posee un cierto volumen pero el FEA nos define la fraccin del volumen de la celda que est ocupada con tomos (Volumen de los tomos/volumen de la celda), a mayor FEA mayor volumen de tomos, por lo tanto nos da una idea del empaquetamiento y por lo tanto es ms estable.FEA= Se puede dar en %, si mayor es su valor existe un mayor volumen ocupada por tomos, por lo tanto esta mas empaquetada. Solo depende de la estructura no del tomo que los conforme, no se relaciona con la densidad del material, y no interviene en la densidad de una material.Planos cristalogrficos: Planos en las celdas unitarias, se definen por los ndices de Miller (h, k ,l), existen planos preferenciales para cristalizar, para fallar o deformarse.Posicin y direcciones cristalogrficas: Definen las celdas, y corresponde a planos y vectores. Deformacin es la respuesta o accin sobre un material, el cual es predecible y en donde ocurre segn sus planos preferenciales.

Densidad volumtrica, planar, linear:Estructura cristalinas compactas:Los tomos no ocupan todo el volumen en una celda unitaria, por lo tanto, proporciona una fraccin de l, para un cubo: normalmente corresponde a un 1/8 en los vrtices, el caso en que este en el centro de la celda contribuye completamente, si est en una cara contribuye con la mitad del tomo.Modelo de esferas rgidas, los tomos son esferas perfectas que se estn tocando y que no cambian su forma, por lo tanto rgidas.CS: 8 esquinas 1/8= 1 tomos por celda unitaria.FCC: 8 esquinas 1/8 + 1 central= 2 tomos por celda unitaria.BCC: 8 esquina 1/8 + 6 caras 1/2 = 4 tomos por celda unitaria.HC: 6 tomos por celda unitaria.Cuando hablamos de un compuesto, estos poseen un cierto arreglo cristalino, por lo que existen tomos diferentes en una misma celda, que adoptan un orden especifico dando lo denominados cristales inicos, con un orden peridico, distinto es el caso es que si tenemos un elemento (Cu) con cierta estructura (FCC), puede contener impurezas (As, Fe, S, etc.) que se disponen de igual forma en las celdas unitarias, dependiendo de sus radios atmicos relacionndolo con el del Cu, buscando lugares preferenciales en ellas, siendo una distribucin azarosa en algunas de las estructuras cristalinas.Parmetro de red: corresponde a las aristas y ngulos reticulares, es posible sin embargo relacionar estos con los radios atmicos de los constituyentes de la estructura, dicha relacin depende de la estructura cristalina, es decir, depende de su ubicacin en el espacio. (Para el anlisis se realiza por planos de tomos). Para hacer el anlisis se toman planos de la celda unitaria.R corresponde al radio atmico del tomo. Forma de ver la estructura es por medio de fraccin de rayos X y microscopio electrnico. Parmetro de red = a0, distancia o dimensin de la arista.CS: a0= 2R.BCC: Se considera la diagonal central, entonces a0= .FCC: Se considera la diagonal de la cara, entonces a0= .HC: a0=2R, c01.633a0.Ejemplo: Calcular FEA para la estructura BCC.FEA= 4/3 (R)32/a3, con a= 4R/(3)1/2 , FEA= 0.68 Calcular FEA para la estructura FCC.FEA= 4/3 (R)34/a3, con a= 4R/(2)1/2, FEA= 0.74 Calcular el volumen de la celda unitaria de la estructura cristalina del Zn (HC, a=0.2665 nm, c=0.4947 nm), y calcular FEArea de la base = 61/2 Base Altura = 61/2aasen(60)=3a2sen60Volumen de la celda= 3a2sen60 * c = 0.0913 nm. FEAHC= 0.74, FEACS= 0.52

Posiciones cristalogrficas o reticulares.Como ya se vio, la disposicin geomtrica de los tomos se ubican en un espacio; por lo tanto hay que caracterizarlas, el primer parmetro es ubicar dichas posiciones, usando coordenadas (x,y,z). Para facilitar el estudio, la celda unitaria se delimita a un volumen de una unidad de espaciamiento, donde la referencia ser la del cubo (celda unitaria) y por lo tanto se acotando con respecto a ella, es decir, nunca pasaremos del valor 1.Hablamos de posiciones y que no necesariamente estas ocupadas por tomos solo hace delimitar el volumen de la celda (posicin), por lo tanto no corresponde necesariamente a un sitio ocupado por tomos. Posicin es distinto sitio ocupado por tomos.Direcciones cristalogrficas o reticulares.Las direcciones en una estructura cristalina corresponden como su nombre lo indica, son vectores dentro de la celda unitaria, y se representan por lo llamados ndices de Miller, se simbolizan por tres nmeros entre corchetes con tres nmeros y sin comas ([p q r]) y corresponden a las proyecciones reducidas a lo largo de los ejes x, y, z. Para los nmeros negativos se representan con una lnea sobre el numero ([p q r]). Se utiliza para caracterizar y porque principalmente muchas las propiedades de los materiales dependes de las direcciones en que se miden, en particular, que el material se deforma por medio de deslizamiento del material interno toma direcciones preferenciales, existe un cierto acomodo de los tomos cuando se le aplican fuerzas de traccin u otras.Cuando existe relacin entre direcciones, como la magnitud y el mismo ngulo, solo cambia su sistema de referencia, por lo que se habla de direcciones equivalentes llamadas de familias de direcciones y se representan de la forma siguiente:

Determinar los ndices de Miller de las direcciones A, B y C. A: Punto 1 (1,0,0), Punto 2 (0,0,0) (1,0,0)-(0,0,0) [1 0 0] B: Punto 1 (1,1,1), Punto 2 (0,0,0) (1,1,1)-(0,0,0)[1 1 1] C: Punto 1 (0,0,1), Punto 2 (1/2,1,0) (0,0,1)-(1/2,1,0)=[1/2 1 1] [1 2 2]

Determinar el vector en la celda unitaria. [1 0 0], [1 1 0], [1 1 2]

Planos cristalogrficos:Corresponden a planos que se ubican dentro de la celda y se representa por tres nmeros; tambin llamados ndices de Miller y son a la interseccin con los ejes x, y y z y se representan entre parntesis (h k l), para ubicarlos: primero se identifica los puntos en los cuales el plano intercepta los ejes, si el plano pasa por el origen, el origen del sistema de referencia deber moverse, por lo que se consideran los recprocos de esas intersecciones, se eliminan fracciones, de igual forma existen familias de planos y se representan . Al final de cuentas corresponden a las combinaciones entre los nmeros que se definen en la familia.Para un cubo tenemos los siguientes planos: (1 0 0), (0 1 0), (0 0 1)... dando la familia 1 0 0 y que son 6 planos equivalente que corresponde en el sistema cubico a las 6 caras del cubo. Familia 1 1 0 que corresponde a los planos equivalentes en las 6 diagonales del cubo.

Ejemplo:Determinar los ndices de Miller.

Plano A Intersecciones con los ejes x, y y z x=1; y=1; z=1 Reciproco x=1/1 ; y=1/1; z=1/1.

x'z'Plano B Intersecciones x=1, y=2, z= inf Reciproco x=1; y=1/2; z=0 Amplifica x=2; y=1; z=0

Plano C Como el plano C pasa por el origen se debe mover el (0, 0, 0) al nuevo punto de referencia Intercepciones x=inf; y=-1; z=inf Reciproco x=0; y= -1; z=0 Densidad:Densidad lineal, corresponde a la fraccin de longitud de lneas de una direccin cristalogrfica que pasa a travs de los centros de tomos. (fraccin de tomos interceptados por una direccin)=Ejemplo:Determinar la densidad atmica lineal en la direccin [1 1 0] en la red cristalina de cobre en tomos por milmetros, sabiendo que el cobre tiene estructura FCC, y de radio atmico 0.1278 nm.- N dimetros atmicos interceptados por la lneas = 11/2+1+11/2 =2- Longitud de la lnea = 4Rpor lo tanto:=Densidad planar, fraccin del rea del plano cristalogrfico que es ocupada por tomos.= El factor de empaquetamiento tambin se puede calcular en forma superficial, es decir, la fraccin que es ocupada por tomos un plano. ejemplo: Factor de empaquetamiento del plano (100)= pi R2/a2. Su clculo y el de la nos sirve para definir la direccin de cristalizacin de elementos de forma planar, como su morfologa de crecimiento y su orientacin, por ejemplo en la electro depositacin de un elemento (que a veces no es deseada, ya que acumula impurezas, que bajan la calidad fsica del ctodo). Definindose as los planos de crecimiento ms, o menos compactos. En general, un deposito masivo en condiciones de libre crecimiento esta ser de forma ms compacta, pero en el caso, cuando se le aplica una fuerza externa para que ocurra (I) estos depsitos, en esas condiciones se le puede explicar y asociar el tipo de crecimiento y morfologa en dichos planos cristalinos mas, o menos compactos.Ejemplo:Determinar la densidad planar para los planos (010) y (020) en un material CS de parmetro de red 0.3344 nm.

Densidad volumtrica, es la conocida como la masa de la celda unitaria dividi por el volumen, considera el modelo de esferas rgidas.

=

n=Numero de tomos en la celda unitaria.M= Masa atmica.VC= Volumen de la celda unitaria.NA= N de Avogadro.Ejemplo:Determinar el valor terico de la densidad del Cu considerando que: el Cu tiene estructura FCC, radio atmico de 0.1278 nm, y su peso atmico es de 65.5 g/moln= 8 1/8 + 6 1/2= 4 tomosCada tomo pesa = M/NA= 1.087 10-22 g.Volumen de la celda= a3 = (4R/2)3= 0.04723 nm3.Entonces: = 8.94 g/cm3 Este es su valor terico pero el real no es el mismo, dado que tiene impurezas lo que altera su densidad, dichas impurezas se ubican en los interseccin y en ese caso la real es mayor que la terica , en el caso contrario, significa que sali el Cu y fue reemplazado por otro tipo de tomos.

Polimorfismo o anisotropa:Muchos elementos y compuestos existen en ms de una estructura cristalina bajo diferentes condiciones de temperatura y presin. Asociado a este cambio de estructura, el material puede sufrir una variacin en el volumen (por lo que se debe considerar como un factor para la obtencin de otros materiales a partir de ellos).MetalEstructura cristalina a T Ambiente.Estructura cristalina a otra T

CaFCCT>447C BCC

CoHCPT>427C FCC

FeBCC (Fe) 912 883C BCC

El caso del Hierro que cambie su estructura cristalina, est asociado al tratamiento trmico que se le puede aplicar, al modificar su estructura cambian sus propiedades, por lo que da lugar al diseo de algn tratamiento , denominado tratamiento trmico. En general cualquier material que sufra polimorfismo se le aplica un tratamiento trmico especifico, ya que existen algunos que no modifican sus estructuras siendo poco invasivos, lo nico que pueden hacer este tipo de tratamiento es liberar tensiones o cosas por el estilo pero no cambian su estructura cristalina.Difraccin de rayos X (DRX): Corresponde a una fuente de electrones, proveniente de un ctodo que a partir de energa elctrica, en conjunto con un nodo que corresponde a nuestra muestra. Ese haz de electrones es monocromtico, que interacta con los electrones de los diferentes elementos de la muestra, desvindolos en diferentes direcciones, dada a la configuracin electrnica de cada elemento.Todo esto se relaciona con la longitud de onda que tiene el tomo y su ngulo, cumplindose la Ley de Bragg (=f()), la respuesta que se tiene es un rayo X y no todo ellos son difractados, de esta manera se pueden definir qu elementos estn presentes en la muestra.Los electrones dan diferentes respuesta, los electrones retro dispersados, secundarios y los rayos X, son respuestas de la difraccin, el primero es la base de la sonda microelectrnica, que nos permite diferencia fases (compuestos, por colores claros y oscuros), los secundarios son la respuesta del material frente a una excitacin sobre electrones ms superficiales nos da caractersticas morfolgicas, y por ltimo los rayos X, los cuales, no sirve para todas las muestras, para nuestro caso solo sirven para fases cristalinas y no las amorfas. Cada elemento posee un espectro especifico que lo caracteriza, representada en difractograma, sus valores se miden de acuerdo con la intensidad de los pick o que tan pronunciado es y el ngulo de difraccin.Defectos Atmicos:En general los materiales no son perfectos, aun cuando se habla de cristales perfectos, dado que presentan imperfecciones o defectos, aunque cabe destacar que estas no necesariamente son perjudiciales, dado que muchas veces le proporcionan efectos positivos al material, y pueden ser de forma natural (solidificacin, colada, etc.), o inducidas.Ejemplo: El acero mas rasca es Fe-C, pero agregando Cr-Ni crean un defecto, dndole propiedades anticorrosivas, los materiales que se envejecen.Los elementos minoritarios que son perjudiciales se llaman impurezas, mientras que los que proporcionan propiedades de mejora son los defectos o aleantes. Estos alteran la red cristalina de los materiales Cambio de fase se rompe la red cristalina.Tipos de Defectos:Defectos puntuales o de dimensin cero: Corresponden a discontinuidades en la red producidas por uno o ms tomos, se pueden producir durante el calentamiento (movimiento de los tomos, procesamiento del material, mediando la incorporacin de impurezas o bien intencionalmente durante la fabricacin de aleaciones). Los DP proporcionan una distorsin en la red, alterando el arreglo atmico a lo largo de cientos de espaciamientos atmicos.Estos modifican las propiedades de material por un freno al avance de las dislocaciones.Produce discontinuidad en la red, su origen esta durante el procesamiento del material (calentamiento), impurezas y fabricacin de aleaciones, se dividen en distintos tipos: Vacancia: cuando falta un tomo, por lo que los tomos circundantes tienden a ocupar ese sitio produciendo que la energa superficial en el punto es alta por lo tanto para minimizarla los enlaces se estiran hacia el sitio, se le asocia a procesos en altas temperaturas, aumenta el movimiento lo que produce que salgan los tomos de sus lugares, para predecir la cantidad de vacantes con el efecto de la temperatura de la forma: nv= n exp(-Q/RT), donde nv numero de vacancias por cm3, n nmero de puntos red por cm3, al aumentar la temperatura aumenta el nmero de vacancias.Ejemplo:A que temperatura debera calentarse el cobre para producir 1000 veces las vacancias que normalmente estn presentes a temperatura ambiente, considerando que para producir una vacancia en el cobre se requiere aproximadamente 20000 cal/mol. (FCC, a=0.36151)Intersticial: Cuando se agregan tomos dentro de la red en una posicin desocupada. En general los tomos intersticial son ms pequeos que los tomos en los puntos de red, pero ms grandes que una vacancia, su insercin en la red puede producir una distorsin de la red circundante. De los elementos destacan al H dando una impureza al material, mientras que el C en el caso del acero ocupa sitios intersticiales en la red cristalina de Fe.Sustitucional: Es cuando se inserta un tomo en reemplazo de otro distinto, ocupando un sitio normalmente ocupado por otro tomo, Defecto Frenkel y Defecto Schottky presentes en materiales cermicos e inicos como el NaCl el cual es un compuesto, sin embargo, dado a sus enlaces poseen un comportamiento de estructura cristalina, el primer caso corresponde a un intersticio- vacancia, donde un tomo del intersticio sale de un punto normal de la red a otro espacio intersticial, dejando una vacancia, para el segundo caso faltan dos iones de cargas opuestas en un material, produciendo dos vacancias una anionica y una cationica.Defecto Lineales o de una dimensin: Imperfecciones lineales de la red, tienen su origen durante la solidificacin, durante el procesamiento llamado dislocacin. Dislocacin de borde: Se puede definir como un defecto lineal producido por la adicin o insercin de una semi-plano extra. MMediante un esfuerzo de corte la dislocacin puede ser traslada, propagando el semi-plano emergiendo en el fondo del material, cuando esto ocurre esto se produce lo llamado deformacin, el mecanismo se llama de deslizamiento o propagacin de dislocacin. Se ha conceptualizado que la deformacin ocurre por el mecanismo de propagacin y avance de deformacin, rompiendo enlaces pero a la vez formando nuevos propagndose en la red.La dislocacin son defectos lineales mediante las cuales, puede ocurrir el fenmeno de deformacin de un material. Esto ocurre por un mecanismo de deslizamiento o propagacin de las dislocaciones. La existencia de estos defecto confiere al material ciertas propiedades mecnicas como la ductilidad. Por otro lado, el avance de las dislocaciones no se produce en cualquier direccin o plano si no que en algunas preferenciales de deslizamiento, los que en general corresponde a aquellos mas compactos. El esfuerzo requerido para mover la dislocacin de una localizacin de equilibrio a otra es el esfuerzo Peirsls - Nabarro : t=c exp (-ks/b), donde c y k son constantes del material, d la distancia interplanar entre planos de deslizamiento adyacente y be es el llamado vector de Burgers (permite caracterizar la dislocacin), se avanza en sentido horario se avanza un n igual de espaciamientos atmicos en cada direccin, el vector es perpendicular a la direccin de dislocacin, dislocacin de tornillo o helicoidal, aqu hay un eje de distorsin de la red, donde la propagacin es de forma helicoidalDefectos de Superficie o de dos dimensione: veremos el concepto de superficie interna y limites de granosDefectos Macroscpicos: se encuentras asociado a defectos que se pueden observan a simple vista, generalmente son indiciados. Solucin solida: Cuando hablamos de una solucin al estado liquido se pueden distinguir dos componentes al menos, el solvente y el soluto, el primero en general se encuentra en mayor cantidad, disolviendo al soluto, para que ocurra debe existir un grado de solubilidad, definido por el Kps, cuando no existe o es parcial se le llama mezcla. Tambin se puede generalizar para slidos (ambos casos), denominando a la mezcla como la aleacin con elementos minoritarios (aleantes o 7ximpurezas), la solucin corresponde a un soluto y un solvente en estado slido, NO corresponde a un compuesto, los elementos minoritarios se disuelven en la estructura cristalina, formando una sola fase. Existen soluciones solidas sustitucional (SS), en donde sustituye un tomo de solvente por uno de soluto. cuando existe una gran diferencia entre los radios atmicos del soluto y solvente se produce una mayor distorsin en la red, abrindose paso de ella para ocupar el espacio respectivo, cuando es muy pequeo tiene a compactar la red. la otra clasificacin es la solucin solida intersticial (SI), los tomos de soluto se ubican en los espacio entre los tomos de solvente. El radio atmico y el tamao decide qu tipo de solucin se forma, conservando el concepto de menor energa empleada.La solubilidad est determinada, por el tamao, los radios, por la estructura cristalina (se refiere a que ambos tienden a formar la misma estructura cristalina) y la diferencia de electronegatividad que debe ser alta para formar un compuesto. Compuesto la calcosina (Cu2S) con 79% de Cu y 21% de S, en cambio la solucin en conversin forma una solucin solida Cu-S en proporcin de 82% y 18% respectivamente, aqu la proporcin no es la correcta como para formar el compuesto, en el caso que se llegue a la proporcin correcta se crea un precipitado, los cuales pueden ser una desventaja o ventaja dada sus propiedades. En algunos sistemas se adicionan aleantes los cuales forman un precipitado, para que estos alteren la red cristalina, y se forma la precipitacin, cuando existe una segregacin se crean zonas con distinta coloracin.