Estructura Cristalina dels Materials

Classificació dels Materials Cristal·lins

Material cristal·lí: És aquell en què els àtoms se situen en una matriu espacial. Curt abast en materials amorfs. Llarg abast quan l'ordenació atòmica es produeix al llarg de moltes distàncies atòmiques. Els grans cristal·lins s'uneixen a través de les fronteres de gra.

1. Monocristal·lins: Únic gra, molt gran.
2. Policristal·lins: Molts grans, petits. (La majoria de sòlids)
3. Amorfs: Constituïts per àtoms sense ordenació periòdica més enllà d'unes distàncies atòmiques.

Solidificació

1. Nucleació: Primers cristalls o nuclis repartits de manera aleatòria per tota la massa fluïda (llavors).
2. Orientacions cristal·logràfiques a l'atzar: Els grans creixen a partir dels nuclis per successives addicions d'àtoms.
3. Coalescència: Una vegada els cristalls han crescut, entren en contacte els uns amb els altres i acaben consolidant-se formant les fronteres de gra.
4. Creixement: Creixement o engrossiment del material sòlid, per agregació de nous àtoms i per fenòmens de difusió.

Calen 7 sistemes cristal·lins per poder descriure totes les possibles xarxes existents.

Defectes Cristal·lins

Defecte Cristal·lí: Irregularitat en la periodicitat de la xarxa.

• De punt: associat a una o dues posicions (vacants o autointersticials)
• De línia: en una única direcció (dislocacions de tascó o helicoidal)
• Interfacials: es produeixen en dues dimensions (frontera de gra: superfícies externes, límits de gra, límits de macla, defectes d'apilament, límits de fase)
• Volumètriques: es produeixen dins el volum del cristall (esquerdes, cavitats, inclusions, porus)
• Vibracions atòmiques: A T=20 °C, la freqüència típica de vibració d'un sòlid és de f=10^13 Hz i l'amplitud de vibració de 10^-9 m.

Determinació de la Mida de Gra

La mida de gra determina moltes de les propietats dels materials. (mètode d'intersecció, ASTM - American Society for Testing and Materials)

Nombre de Coordinació

És el nombre de veïns més propers o àtoms en contacte que té un àtom.

Polimorfisme i Al·lotropia

Hi ha materials que poden presentar més d'una estructura cristal·lina sota diferents condicions de temperatura i pressió. Si es tracta d'un material de composició pura (Fe, Ti, Co) es parla d'al·lotropia.

Anisotropia i Isotropia

Les propietats d'alguns materials depenen de la direcció cristal·logràfica en què es facin les mesures (anisotropia, cada gra individual d'un material policristal·lí). Quan la propietat del material és independent de la direcció (isotropia, conjunt de tots els grans distribuïts a l'atzar).