Tipus de materials i estructures cristal·lines

Tipus de materials

• Iònics: Ceràmics. Unió entre no-metall i metall (octet), unió electroestàtica i estructura 3D no direccional. Són durs, fràgils i aïllants elèctrics i tèrmics.
• Covalents: Molècules. Unió entre no-metall i no-metall (octet), direccional. Tenen propietats semblants als ceràmics.
• Metàl·lics: Unió metall-metall amb núvol d'electrons i estructura 3D no direccional. Són conductors elèctrics i tèrmics, pateixen corrosió, són dúctils i presenten deformació plàstica.
• Secundaris: Formats per macromolècules.

Materials cristal·lins

Són materials ordenats amb una cel·la unitat de 7 geometries i 14 sistemes d'empaquetament.

• FCC (Cúbica centrada en les cares): Nombre de coordinació: 12.
• BCC (Cúbica centrada en el cos): Nombre de coordinació: 8.
• HC (Hexagonal compacta): Nombre de coordinació: 12.

Definicions fonamentals

• Polimorfisme: Propietat dels compostos.
• Al·lotropia: Possibles empaquetaments d'un element.
• Anisotropia: Propietats físiques que depenen de la direcció de la mesura.
• Isotropia: Propietats físiques que no depenen de la direcció de la mesura.
• Monocristall: Material format per un sol cristall.
• Policristall: Material format per diversos monocristalls.
• Estructures compactes: FCC i HC.
• Densitat teòrica: Densitat que haurien de tenir els materials si estiguessin perfectament estructurats.

Defectes de xarxa

1. Defectes de punt (un àtom)

• Vacants.
• Autointersticial (àtom de més).
• Impureses: substitucional (si la mida dels àtoms és semblant) o intersticial (si la mida de l'àtom d'impuresa és petita).

2. Defectes de línia

• Dislocacions: De falca, helicoïdals o mixtes.

3. Defectes de superfície

• Límit de gra: Actua com a barrera per a les dislocacions.
• Macla: Error d'apilament dels plans que provoca un canvi en l'orientació cristal·lina.

4. Defectes volumètrics

• Porus (forats).
• Esquerdes (entalles).
• Inclusions ceràmiques en metalls i segones fases d'empaquetament en el material.

Difusió

Transport de massa per moviment atòmic.

Mecanismes:

• Per vacant: Un àtom substitueix la vacant d'una altra xarxa de radi atòmic semblant.
• Intersticial: Un àtom es col·loca en una altra xarxa de radi atòmic més gran.

Difusivitat:

Capacitat d'un element per difondre's en una altra xarxa.

• En estat estacionari: Concentració constant.
• En estat no estacionari: Concentració no constant.

Deformació plàstica

Deformació permanent en un material. En els metalls succeeix a temperatura ambient i es dona pel lliscament de plans facilitat per les dislocacions.

• Sistemes de lliscament: Camins pels quals avancen les dislocacions.
  • FCC: 12 sistemes.
  • BCC: 12 semisistemes.
  • HC: 3 sistemes.
• Deformació plàstica en monocristalls: Es produeix en plans de lliscament o macles.
• Deformació plàstica en policristalls: Les dislocacions avancen dins de cada gra.

Deformació elàstica

Deformació sense canvi permanent en el material.