Composición de los materiales | Tipos de Microestructuras | Composición + Propiedades | Puras + Cristalinas + Gel + Leñosa + Composite

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.
                     -Compuestos: Su porcentaje de composición es fija, son aleaciones con porcentajes fijos.
                     -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.

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  • Micro estructuras cristalinas: el orden cristalino de los sólidos sirve para distinguir la mayor o menor regularidad de las D A
                       -Monocristales: Orden de largo alcance, regularidad elevada, anisótropos (Cuarzo)
                       -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:
                       -Vítrea: Algunas cerámicas no cristalinas, existe cierto tipo de orden.
                       -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.

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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…)

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Estructuras no compactas. Se caracterizan por tener tamaños atómicos diferenciados, típico en las piedras naturales.

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           ® Estructura celdas tetraédricas (Fósforo)
           ® Estructura cúbica centrada en el cuerpo (CC) (Cromo, platino)
           ® Estructura cúbica simple (Oxígeno, manganeso)

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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

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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

TIPOS DE MICROESTRUCTURASComposición de los materiales  Tipos de Microestructuras  Composición + Propiedades  Puras + Cristalinas + Gel + Leñosa + Composite

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.

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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.

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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.


Composición de los materiales  Tipos de Microestructuras  Composición + Propiedades  Puras + Cristalinas + Gel + Leñosa + CompositeTIPOS DE MICROESTRUCTURAS




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.

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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…).