Guía Completa sobre Aleaciones: Concepto, Estructura y Cristalización

Aleaciones: Concepto, Estructura Cristalina y Proceso de Cristalización

Concepto de Aleación

Los metales puros tienen pocas utilidades debido a impurezas o al no cumplimiento de especificaciones técnicas. Una aleación se define como el producto resultante de la unión de dos o más elementos químicos, donde al menos uno debe ser un metal, y el resultado final debe tener carácter metálico.

Condiciones que deben reunir los elementos de una aleación:

1. Que los elementos sean miscibles en estado líquido y que, al solidificar, formen un cuerpo homogéneo.
2. Que el producto resultante tenga carácter metálico, es decir, que predomine el enlace metálico.

Clasificación según la constitución de las aleaciones:

1. Según el número de elementos.
2. Según la estructura granular o micrográfica.

Estructura Cristalina de las Aleaciones

Fase: Cada una de las porciones físicamente homogéneas de un sistema. Ejemplos: estados de los materiales (fase sólida, líquida...).

Grados de libertad: Número de condiciones (temperatura, presión y concentración) que pueden modificarse sin variar el sistema.

Las fases que pueden formar parte de una aleación son de tres tipos:

1. Fases formadas por elementos químicamente puros.
2. Fases formadas por soluciones sólidas:
   • De sustitución.
   • De inserción o intersticial.
3. Fases formadas por compuestos químicos.

Soluciones Sólidas

Atendiendo a diversos factores, la solubilidad puede ser total o parcial.

Soluciones Sólidas de Sustitución

Átomos de un elemento soluto sustituyen a átomos disolventes en una red cristalina.

Condiciones:

1. Estructura cristalina de los componentes: Deben cristalizar en el mismo sistema.
2. Tamaño relativo: (idéntico diámetro cristalográfico): La diferencia de los radios atómicos de los componentes es menor al 15%.
3. Baja afinidad química: Esto implica una baja tendencia a formar compuestos, y por consiguiente, mayor tendencia a formar soluciones.
4. Valencia relativa:
   1. Mayor solubilidad cuanto más próximas sean las valencias.
   2. Mayor solubilidad cuando la valencia disolvente es menor que la valencia soluto.

Soluciones Sólidas por Inserción

Átomos de un elemento soluto se alojan en los intersticios (espacio interatómico del cristal) de los átomos disolventes.

Compuestos Químicos (Fases Intermedias)

Para que se forme un compuesto químico, debe haber afinidad química entre los elementos componentes de la aleación. El resultado es un compuesto químico con entidad propia: molécula.

Tipos de compuestos químicos que podemos encontrar en una aleación:

1. Compuestos intermetálicos: Obedecen a la regla del octeto. Enlace covalente. Propiedades no metálicas, ya que el enlace no es metálico.
2. Compuestos intersticiales: Se trata de soluciones sólidas intersticiales sobresaturadas y se consideran compuestos químicos.
3. Compuestos electrónicos: Se dan entre un metal monovalente y otro elemento metálico de valencia superior.

Proceso de Cristalización

Introducción

Análisis del estado físico. Movilidad.

Solidificación de los Metales

Fases del proceso: