Composición de los materiales | Tipos de Microestructuras | Composición + Propiedades | Puras + Cristalinas + Gel + Leñosa + Composite
Hay muchas formas de clasificar los materiales: según su composición, por su origen, de acuerdo con sus propiedades físico- químicas, desde el punto de vista de la fabricación, etc. A continuación vamos a clasificar los materiales según el tipo de microestructura de que están compuestos.
- Sustancias puras: Son homogéneas y monofásicas, tienen las mismas propiedades. Por ejemplo, el vidrio.
-Soluciones: Su composición es variable, por ejemplo, agua con sales.
- Sustancias no puras o mezclas: Son heterogéneas y polifásicas, por ejemplo el granito. Se basan en la adición, en proporciones variables, de sustancias cuyas propiedades no sufren alteración.
- Micro estructuras cristalinas: el orden cristalino de los sólidos sirve para distinguir la mayor o menor regularidad de las D A
-Policristales: Orden de medio alcance, hasta 0,1 mm. Orden cristalino perfecto (Metales)
-Vítreos: Orden de corto alcance, isótopos (Vidrios, cerámicas…)
-Amorfos: Sin orden alguno, isótropos (Madera, materiales bituminosos…)
- Micro estructuras no cristalinas:
-Polimérica: Materiales moleculares.
-Amorfa: La organización se debe a procesos de crecimiento o de fabricación. Hay Tres tipos:
® Leñosa
® Gel rígido
® Composite
MICROESTRUCTURAS CRISTALINAS
Celda Unitaria
Unidad estructural o grupo más pequeño de átomos que, mediante traslación en las tres direcciones, constituye la totalidad del cristal. Existen 14 clases, pertenecientes a los 7 sistemas de cristalización, los más resistentes son el cúbico y el hexagonal.
Número de coordinación
Es el número de átomos vecinos más próximos que rodean a cada uno de la estructura y dan el índice o grado de compacidad de la estructura cristalina.
Estructuras compactas. Usuales de los sólidos con enlaces atómicos metálicos (metales y aleaciones).
® Estructura hexagonal compacta (HC) (Titanio magnesio, cinc…)
® Estructura cúbica centrada en las caras (CCC) (Aluminio, cobre, plata…)
Estructuras no compactas. Se caracterizan por tener tamaños atómicos diferenciados, típico en las piedras naturales.
® Estructura celdas tetraédricas (Fósforo)
® Estructura cúbica centrada en el cuerpo (CC) (Cromo, platino)
® Estructura cúbica simple (Oxígeno, manganeso)
DEFECTOS
Defectos puntuales
Debido a impurezas químicas
® Átomos sustitucionales
® Átomos intersticiales
® Vibraciones energéticas que producen vacancias creadas por átomos excitados que emigran a la superficie de la red cristalina
® Vacancias por átomos que emigran, las perturbaciones deben ser compensadas por la zona próxima de la red cristalina
Defectos lineales. Desplazamientos dentro de la red cristalina causados por una perturbación inicial o una vacancia. Se producen en direcciones y planos en los que los átomos están colocados más densamente.
® De borde o arista, anormalidad que puede desplazarse a lo largo de un plano de deslizamiento
® Helicoidal, efecto cortante
® Mixta, mezcla de las anteriores
Influencia en el comportamiento de los sólidos cristalinos:
® Beneficiosas para facilitar la deformación: PLASTICIDAD
® Perjudiciales para la resistencia: ELASTICIDAD
® Control de las dislocaciones
-Bloqueo mecánico, dificultando su avance
-Estabilización
-Aumentando la densidad
MICROESTRUCTURAS DE GEL
Mezcla de sólidos, líquidos y a veces gases, en una combinación tan fina de sus componentes, que el material se comporta como un sólido no cristalino.
Se forman cuando las partículas sólidas, en suspensión coloidal, se vinculan entre sí formando un armazón que encierra al líquido en una red de poros capilares o en oquedades muy pequeñas. También se pueden formar por engrosamiento de un sólido cuando el líquido lo penetra a lo largo de los capilares de su estructura.
® Gel elástico: Cuando el armazón sólido está formado por moléculas de larga cadena (asfalto, gelat.)
® Gel rígido: Cuando las moléculas forman una red tridimensional (hormigón)
MICROESTRUCTURA LEÑOSA
Tipos de célula de la madera según la función que realizan
® Tejidos de sostén: Fibras duras, forman la parte principal del cuerpo leñoso del árbol. Gran resistencia mecánica y a la putrefacción.
® Células Vasculares: Vasos en las frondosas y traqueidas en las coníferas. Células tubulares colocadas unas en prolongación de otras.
® Células de reserva: Reserva de sustancias nutritivas para el periodo invernal.
Célula leñosa: La pared de una célula consta de varias capas de fibras de celulosa y de lignina
® La resistencia a tracción de las microfibrillas de celulosa es similar a la del acero, pero con una densidad seis veces inferior.
® Están embebidas en lignina, de resistencia a compresión similar a la del mortero, pero con densidad del 40%.
® En la madera, la relación resistencia/densidad alcanza un valor muy elevado
® El comportamiento de la madera es en parte elástico, por la celulosa, y en parte visco plástico, por la lignina.
MICROESTRUCTURA DE COMPOSITE
Se consigue introduciendo sobre un soporte o matriz partículas o fibras muy finas de materiales adecuados, que contribuyen a mejorar la resistencia o comportamiento del conjunto del conjunto, al actuar como obstáculo al movimiento de las dislocaciones.
Como cargas se utilizan fibras vegetales, minerales o sintéticas, y como matriz: morteros hormigones, metales y polímeros. (Poliéster reforzado con fibra de vidrio, el fibrocemento, prodema…).