Fundamentos de Cristalografía y Defectos en Materiales Sólidos

1. Definición de Macroestructura y Microestructura

Microestructura: Las estructuras cristalinas no son perfectas. En los metales se encuentran impurezas que influyen sobre el proceso de cristalización y determinan la red espacial del cristal.

Macroestructura: Está constituida por la porosidad, recubrimientos superficiales y las microfisuras internas y externas.

Clasificación según su ordenamiento

• Materiales Amorfos: Sus átomos siempre están en desorden o desalineados, aun en su estado sólido.
• Materiales Cristalinos: Cuando las moléculas que componen un sólido están acomodadas regularmente.

2. Conceptos Fundamentales de la Red Cristalina

• Celda Unitaria: Es la unidad estructural que se repite en un sólido.
• Retículo Cristalino: Es un modelo simétrico tridimensional, compuesto por varios puntos que definen un cristal o un conjunto de celdas unitarias.

3. Redes de Bravais

Las unidades básicas que lo componen (átomos, grupos de átomos o moléculas) se repiten periódicamente a lo largo del cristal.

Clasificación:

• Cúbico
• Tetragonal
• Ortorrómbica
• Trigonal
• Hexagonal
• Monoclínico
• Triclínico

4. Clasificación de los Defectos en Materiales

Defectos Puntuales

Imperfecciones estructurales que resultan de la agitación térmica:

• Vacancias: Puntos de red vacíos en la estructura del material.
• Átomos Sustitucionales: Cuando un átomo diferente sustituye a un átomo original, ocupando su punto de red.
• Átomos Intersticiales: Átomos que ocupan lugares que no están definidos en la estructura cristalina.

Defectos Lineales

Defectos que provocan una distorsión de la red central en torno a su línea:

• Dislocación de borde: Un semiplano extra de átomos se inserta en la estructura cristalina.
• Dislocación Helicoidal: Apilamiento en espiral de planos cristalinos a lo largo de la línea de dislocación.
• Dislocación Mixta: Combinación de borde y helicoidal.

Defectos Superficiales

Discontinuidad en el apilamiento de los átomos del cristal:

• Maclas: La agrupación simétrica de cristales idénticos.
• Bordes de grano: Superficies que separan los distintos granos del material.
• Superficies Libres: Son aquellas que pueden moverse independientemente de las otras que se encuentran a su alrededor.

Defectos Volumétricos

• Macrodefectos: Los que se ven a simple vista.
• Microdefectos: Los que no se ven a simple vista.

5. Clasificación de los Materiales

Los materiales se clasifican principalmente en:

• Metales
• Polímeros
• Cerámicos
• Semiconductores
• Materiales compuestos