Monocristal Es aquella en la que su estructura es continuo e ininterrumpido a los bordes de la muestra, sin límites de grano. Cuando los metales se solidifican.

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2 Monocristal Es aquella en la que su estructura es continuo e ininterrumpido a los bordes de la muestra, sin límites de grano. Cuando los metales se solidifican a partir de un estado fundido, los átomos se arreglan por sí mismos en diversas configuraciones ordenadas, denominadas cristales, y a este arreglo se le llama estructura cristalina. Al grupo más pequeño de átomos que muestran la estructura de red característica de un metal en particular se le conoce como celda unitaria. Es el bloque primario de un cristal, y un monocristal puede tener varias celdas unitarias.

3 Algunos materiales pueden existir como monocristales grandes (macroscópicos) La mayoría de los materiales son un conjunto continuo de pequeños cristales. Semiconductores Superaleaciones para álabes de turbinas Actualmente se producen monocristales de metales en lingotes de 1 m (40 pulgadas) de largo y hasta de 300 mm (12 pulgadas) de diámetro, con aplicaciones como álabes para turbinas y semiconductores

4 Ejemplos de Monocristales Monocristal de granate, China Monocristal de calcita, Nuevo Mexico

5 Es el cambio del tamaño o forma de un cuerpo debido a los esfuerzos producidos por una o más fuerzas aplicadas (o también por la ocurrencia de la dilatación térmica). Independientemente de la forma en que se aplica la fuerza, el comportamiento mecánico del material se describe mediante tres tipos de deformaciones: tracción, compresión y corte. Deformación

6 DEFORMACION ELASTICA Y PLASTICA Cuando un monocristal se somete a una fuerza externa, primero sufre una deformación elástica, esto es, regresa a su forma original al retirar la fuerza. Una analogía de este tipo de comportamiento es un resorte helicoidal que se estira cuando se le agrega carga y que vuelve a su forma original al retirarse aquélla. Sin embargo, si la fuerza sobre la estructura cristalina se aumenta lo suficiente, el cristal sufre una deformación plástica o deformación permanente, esto es, ya no regresa a su forma original cuando se retira la fuerza.

7 Deformación Elástica (Reversible) Es aquella en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación el sólido varía su estado tensional y aumenta su energía interna en forma de energía potencial elástica.

8 Deformación Plástica (Irreversible) Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En los materiales metálicos, la deformación plástica ocurre mediante la formación y movimiento de dislocaciones. Un mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas). Estos mecanismos de deformación plástica (maclas y dislocaciones) se activan cuando la tensión aplicada superan a la tensión de fluencia del material. Es decir, en un ensayo de tracción, a la tensión de fluencia finaliza la zona de deformación elástica y comienza la zona de deformación plástica (la tensión deja de ser proporcional a la deformación).

9 DEFORMACION (a) Deformación permanente de un monocristal por una carga de tensión. Nótese que los planos de deslizamiento tienden a alinearse por sí mismos en la dirección de la fuerza que jala. Este comportamiento se puede simular mediante un paquete de naipes con una banda de hule alrededor de ellos. (b) El maclaje en un monocristal en tensión. Al igual que se requiere cierta cantidad de fuerza para deslizar los naipes entre sí, un cristal exige cierta cantidad de esfuerzo cortante (esfuerzo crítico cortante) para sufrir una deformación permanente. Por ello, debe existir un esfuerzo cortante de magnitud suficiente dentro de un cristal para que ocurra una deformación plástica; en caso contrario, la deformación sólo es elástica.

10 FIGURA 2.20 Esquema de los tipos de fracturas a tensión: (a) fractura frágil en metales policristalinos; (b) fractura por cortante en monocristales dúctiles, ver también figura 1.6a; (c) fractura dúctil de copa y cono en metales policristalinos; (d) fractura dúctil completa en metales policristalinos, con 100% de reducción del área. TIPOS DE FRACTURAS

11 En el crecimiento de cristales, desarrollado en 1967, el molde tiene un estrangulamiento en forma de sacacorchos o hélice (figs. 11.23b y c). La sección transversal es tan pequeña que sólo permite que se ajuste un cristal a través de ella. El mecanismo de crecimiento de cristales es tal que sólo los cristales orientados más favorablemente son capaces de crecer (una situación similar a la mostrada en la fig. 10.3) a lo largo de la hélice, porque las paredes del pasaje helicoidal interceptan a todos los otros cristales. Al bajar lentamente el ensamble, crece un solo cristal hacia arriba a través del estrangulamiento y comienza a crecer en el molde. Es importante controlar de manera estricta la rapidez del movimiento. La masa solidificada en el molde es un álabe monocristalino. Aunque estos álabes son más costosos que los de otros tipos, la falta de límites de granos los hace resistentes a la termofluencia y al impacto térmico, por lo que tienen una vida de servicio más larga y confiable. Álabes monocristalinos.