Laboratorio N°1 Estructuras Cristalinas y Ensayo de Chispa

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- 8 en los vértices de un cubo

- 1 en el centro del cubo.

El átomo en el centro cuenta con ocho vecinos y luego el número de coordinación es 8. Cada átomo en la parte superior también tiene ocho vecinos si se supone que el patrón continúa hasta una distancia infinita en todas las direcciones. Los átomos en las esquinas cuentan por 1/8, es decir, cada átomo es compartido por 8 diferentes mallas y uno para el átomo central, la celda unidad de la estructura incluye dos átomos

[pic 1]

Figura 3.1 Estructura cristalina BCC y su parámetro de red

En el caso de un cristal compuesto de un solo tipo de átomo, se puede utilizar el modelo de esfera: los átomos se considera que son esferas no deformables de radio R que están en contacto.

La distancia entre dos esquinas opuestas del cubo es igual a [pic 2] el parámetro de la malla. En el caso de una estructura cúbica centrada en el cuerpo, esta distancia es el doble del diámetro atómico o cuatro veces el radio = 4R, de manera que:

[pic 3]. (Ec. 1)

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Estructura cúbica centrada en las caras

Esta estructura es más conocida por sus siglas en ingles Face Centred Cubic ( FCC) y su distribución de átomos en la celda unitaria es:

- 8 en los vértices de un cubo

- 1 en cada cara del cubo (6 en total)

Obteniendo en total 4 átomos por celda, ya que hay 1/8 en cada esquina (8) y ½ por los 6 átomos que se encuentran en cada cara.

De forma muy similar a la estructura BCC se muestra en la figura 3.2 la distribución de los átomos en la estructura FCC.

[pic 4]

Figura 3.2 Estructura FCC y su parámetro de red

[pic 5]

Figura 3.3 Apreciación del radio de los átomos respecto al parámetro de red.

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Estructura hexagonal compacta

En la estructura hexagonal compacta los átomos ocupan los vértices de un prisma hexagonal regular, los centros de las bases y los centros de los triángulos alternos en que puede descomponerse la sección intermedia del prisma. Las longitudes axiales de esta estructura son la arista de la base, a, y la altura del prisma, c.

El número total de átomos por celdilla es de 6: [pic 6](en el centro de las bases) + 1x3 (en la capa intermedia) + [pic 7](en los vértices del prisma). No obstante, se nos plantea una duda, porque en la capa intermedia se cuentan seis porciones de átomos (y antes contamos sólo 3). Nótese, no obstante, que sólo tres de dichas porciones tienen sus centros dentro de la celdilla; las tres restantes lo tienen en celdillas contiguas. Y adviértase, además, que el volumen que les falta a las porciones atómicas que tienen su centro en el interior de la celdilla, es, precisamente, el que aportan las porciones que tienen su centro fuera, y que, por lo tanto, son tres los átomos con que contribuye el plano intermedio.

[pic 8]

Figura 3.4 Representación gráfica de la estructura HCP

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Planos de deslizamientos

- Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

El deslizamiento en cristales BCC ocurre también en el plano de menor vector de Burgers; sin embargo, a diferencia de en los FCC, no hay auténticos planos de empaquetamiento compacto en las estructuras BCC. Por consiguiente, un sistema de deslizamiento en BCC requiere calor para activarse. Algunos materiales BCC (α-Fe por ejemplo) pueden contener hasta 48 sistemas de deslizamiento. Existen seis planos de deslizamiento del tipo {110}, cada uno con direcciones (12 sistemas). Además, hay 24 planos {123} y 12 planos {112}, cada uno con una dirección (36 sistemas, haciendo un total de 48) que, aunque no tienen exactamente la misma energía de activación que los planos {110}, esta es tan cercana que se pueden aproximar como equivalentes para todos los propósitos prácticos. En el diagrama de la derecha, el plano de deslizamiento específico y su dirección son (110) y [111], respectivamente.

- Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)

El deslizamiento en cristales cúbicos con centro en las caras ocurre en el plano de empaquetamiento compacto, el cual es del tipo {111} y se da en la dirección . En el diagrama, el plano específico y su dirección de deslizamiento son (111) y [110] respectivamente. Dadas las permutaciones de los tipos de planos de deslizamiento y los tipos de dirección, los cristales CCC tienen 12 sistemas de deslizamiento. En la red FCC, la norma del vector de Burgers, b, que coincide con la mínima distancia entre dos puntos de la red, puede ser calculada usando la siguiente ecuación:

[pic 9] (Ec. 2)

Donde a es el parámetro de la celda unitaria.

- Empaquetamiento hexagonal compacto (HCP)

El deslizamiento en estos metales es mucho más limitado que en las estructuras BCC y FCC. Esto ocurre porque existen poquísimos sistemas de deslizamiento activos en estas estructuras. La consecuencia de esto es que el metal es generalmente frágil y quebradizo.

Los metales cadmio, cinc, magnesio, titanio y berilio tienen un plano de deslizamiento en {0001} y una dirección de . Esto define un total de 3 sistemas de deslizamiento según la orientación. No obstante, otras combinaciones son posibles.

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Intersticios

- Estructura BCC

- Espacios tetraédricos

Situado a 1/4 y 3/4 de los bordes de mediación: 4 espacios por cara de unión 2 pts: 6 × 4/2 = 12 espacios por célula.

Con un total de 12 espacios tetraédricos por celda.

- Espacios octaédricos

- Centro enfrenta: