Propiedades Magnéticas, Láseres y Diagramas de Fase en Materiales

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Campo Magnético Aplicado

Se define físicamente por un campo magnético generado a partir de una corriente eléctrica que pasa a través de una bobina (conductor), por lo que pasa 1 intensidad I. ( )

Inducción Magnética o Densidad de Flujo Magnético

La inducción magnética B es una magnitud física necesaria para ver la influencia entre el material y el campo H. ( )

Magnetización (M)

Influencia sobre B debida sólo al material ( )

Permeabilidad Magnética Relativa

Materiales magnéticos en general -> U_r> 1 ; X_m> 0 (suceptibilidad magnética)
Materiales diamagnéticos: U_rm

Suceptibilidad Magnética

Mide la respuesta de los electrones a dicho campo. Los electrones producen 2 tipos de momento magnético:

Giro alrededor del núcleo (componente orbital)
Giro alrededor de sí mismo (componente spín)

Tipos de Magnetismo

1. Diamagnetismo

Formas de magnetismo muy débiles con bajos X_m(10^-4 – 10^-5)

2. Paramagnetismo

No suelen considerarse.

3. Ferromagnetismo

X_m= 10^6 (Fe, Co, Ni, Tb)

Antiferromagnetismo: MnO, TiO, CoO.
Ferrimagnetismo: Fe3O4, ferritas cúbicas.

Diamagnetismo

Se presenta en todos los materiales. X_m magnetización 0)

Paramagnetismo

Al aplicar H, se produce cierta orientación de los movimientos magnéticos a favor del campo. U_r> 1 ; X_m> 0

Paramagnetismo de Pauli

Si los spines están a favor de H, disminuirá la energía. Si los spines están en contra de H, aumentará la energía. Esto sucede para metales paramagnéticos, pero en un nº pequeño de átomos, debido a que los niveles de energía en la banda no están muy próximos.

Antiferromagnetismo

Todos los iones cancelan sus movimientos magnéticos en la estructura. Estos materiales presentan una magnetización neta 0. Son cerámicos, óxidos de metales de transición divalentes (MnO, FeO, CoO, TiO)

Ferromagnetismo

No hay cancelación completa de spines, los cuales se disponen antiparalelamente.

Ferritas Cúbicas

Tienen estructura de espinela inversa, como la magnetita Fe3O4 -> mezclar de FeO – Fe2O3 -> simetría cúbica y se forma por apilamiento de planos compactos ABC con huecos octaédricos y tetraédricos con el O2- magnéticamente inactivo pero el Fe3+ -> 5uB y Fe2+ -> 4uB y hay un acoplamiento antiparalelo pero solo con Fe3+. En función de la saturación electrónica que necesitemos, tendremos M = Mn2+; Co2+; N2+; Cu2+; Fe2+.

Ferritas Mixtas; Ferritas Hexagonales (AB12O19)

Siendo A = Pb2+, Ba2+ y B =Fe3+

Influencia de la Temperatura Sobre el Magnetismo

En general, los materiales ferro y ferrimagnéticos tienden a alinear sus movimientos magnéticos, fundamentalmente los de spín, aunque las causas no se conocen. Esta alineación depende de la temperatura, ya que al aumentarla, se observa que por regiones existe dicho acoplamiento, pero se rompe entre ellas, por lo que cada región tendrá una orientación determinada.

Dominios Magnéticos y Ciclos de Histéresis

Cualquier material ferro- y ferrimagnético a temperatura

Curva de Magnetización Inicial

La densidad de flujo B y la intensidad de campo magnético H no son proporcionales en el caso de materiales ferro- y ferrimagnéticos. Si el material está inicialmente no magnetizado, B varía en función de H según la gráfica. A medida que aumenta H aumenta B hasta que llega un momento que se hacen independientes; este punto máximo de B es la densidad de flujo de saturación Bs (o Ms). A medida que se aplica el campo H, los dominios cambian de forma y tamaño debido al movimiento de los límites del dominio.

Ciclo de Histéresis a Saturación

El cambio de propiedades magnéticas está muy relacionado con el movimiento de los movimientos magnéticos.

0 -> B=UH relación lineal (Ui) se mueven las paredes de los dominios para aumentar el volumen de dominios que están a favor de H.
0 – S -> Curva de magnetización inicial: partimos de un material sin magnetizar. Al aplicar un campo H, los dominios se van alineando con la dirección de H. Según aumenta H aumenta B (flujo de magnetización)
S -> alineación con H, dominio único (Ms) A partir de este punto comienza el ciclo de histéresis.
S – B -> Disminuye H pero B lo hace lentamente, por lo que se produce un desfase o retardo de B con respecto a H, esto se debe a la resistencia del material a los movimientos de las paredes del dominio.
R -> Flujo remanente Br (H=0) Para conseguir que se establezca una situación parecida a 0, es necesario aplicar un campo llamado campo coercitivo (-Hc) (R – C)
C -> Campo coercitivo (-Hc, B=0) En este punto hay una desmagnetización del material.
C -S´-> Aumenta H hasta llegar a la Hs (-Bs), teniendo un único dominio orientado con -Hc.
S´- R´-> Volvemos a tener remanencia al disminuir el campo H.
R´- C´-> Campo coercitivo (Hc, B=0)
C´- S¨-> Queda cerrado el ciclo de histéresis.

Para desmagnetizar un imán una vez aplicado el campo magnético hay que aplicar un campo coercitivo.

Anisotropía Magnética

El flujo magnético en la curva de histéresis va a depender de la orientación de la muestra, que a su vez depende de varios factores: Si la probeta es mono- o policristalino // En el caso de que sea policristalino, si los granos han sido “orientados” // presencia de poros, impurezas que impidan el movimiento de las paredes de los dominios // tratamientos térmicos y mecánicos que haya podido sufrir la pieza en su conformado.

Clasificación de los Materiales Magnéticos

Se pueden clasificar según su ciclo de histéresis. El área bajo la curva del ciclo es una medida de energía magnética por unidad de volumen consumida en un ciclo de magnetización/desmagnetización.

Materiales magnéticos blandos: sufren magnetización y desmagnetización con poco consumo de energía. Generan corrientes parásitos o de Foucault.
Materiales magnéticos duros: sufren desmagnetización con dificultad, y tienen pérdidas de energía altas. Son imanes permanentes. Se caracterizan por una nueva magnitud llamada producto de energía, área del rectángulo de mayor área que puede visualizarse en el cuadrante superior izquierdo del ciclo. Un material con BHmax elevado será difícil de desmagnetizar, así el producto de energía es indicativo de la mayor o menor dificultad para desmagnetizar un imán.

(Remanencia: es la capacidad de un material de retener el magnetismo que le ha sido inducido.)

Superconductores

Materiales que conducen la corriente eléctrica sin oponer resistencia ( )

Fenómeno de Levitación Magnética

Cuando un material se encuentra en estado superconductor y ponemos una unión sobre él, éste flotará sobre el 1º, ya que el superconductor expulsa las líneas de fuerza del campo.

Tipos de Superconductores

a) Tipo I (bajo Tc, bajo Bc)

Metales o elementos puros (Al, Pb, Sn, Hg). Cuando están en estado superconductor son completamente diamagnéticos, lo que significa que expulsa las líneas de fuerza del campo aplicado. Según el efecto Meissnes: A partir de Hc, el flujo magnético penetra completamente.

b) Tipo II (alto Tc, alto Bc)

Compuestos intermetálicos y aleaciones (Nb-Ti, V3Ga, PbMo6S8) Tienen mayores aplicaciones, ya que son más fáciles de enfriar (electroimanes en RMN) Son también diamagnéticos por completo, pero su transición a estado superconductor es gradual. Según el efecto Meissnes: Su conformado es muy difícil, ya que son muy frágiles.

c) Tipo III (muy alto Tc, muy alto Bc)

Cerámicas. Tienen estructuras complejas tipo perouskita (Tc = 95k), pero no se ha conseguido superconductividad a temperatura ambiente.

Teoría de la Superconductividad

El estado superconductor resulta de la atracción entre pares de electrones conductores (pares de Cooper); los movimientos de estos electrones apareados se coordinan de tal manera que la dispersión por las vibraciones térmicas y los átomos de impurezas son altamente ineficientes. Por tanto, p = 0, al ser proporcional al nº de dispersiones de electrones. Lo que ocurre es que el electrón viaja por la red atrayendo a los cationes creando una elevada densidad positiva. Otro electrón que viaja por la red, se ve atraído por esta densidad positiva y se unen los dos electrones. Esto facilita el viaje de los electrones sin interacción en la red. Continuamente se juntan y se separan cuando viajan por la red.

LÁSERES

Características

Alto brillo: sólo ilumina un área muy pequeña. A esta potencia concentrada en un pequeño área.
Monocromaticidad: los láseres generan una radiación altamente monocromática (misma longitud de onda) con una pequeña anchura espectral, es decir, posee una frecuencia o color prácticamente pura.
Coherencia: dos puntos de una onda son coherentes entre sí cuando, además de tener la misma longitud de onda, existe una relación de fase constante entre ambas. La luz láser presenta un grado de coherencia muy elevada.
Directividad: La luz que emerge de la radiación láser es muy directiva debido a que en el interior de la cavidad óptica sólo se amplifican las radiaciones que llevan la dirección de propagación paralela al eje de la cavidad.

Dispositivo Láser Básico

Están formados por:

Medio activo: material sólido, líquido o gaseoso con la capacidad de generar radiación láser.
Sistema de bombeo: Energía necesaria que absorbe el medio activo para transformarla en radiación láser.
Cavidad óptica: recipiente alargado que contiene el medio activo, y que en sus 2 extremos tienen un espejo parcialmente reflectante con orificios que dejan salir la luz láser, y otro totalmente reflectante que refleja toda la luz láser. Sólo se propagan las radiaciones paralelas a la cavidad.

Funcionamiento

Emisión estimulada de luz -> una partícula que se encuentra en un estado excitado es incidida por alguna forma de energía y emite un fotón. Éste, a su vez, estimula la emisión de otro fotón de igual frecuencia o fase.

Inversión de la Población

La intensidad de luz incidente experimentará ganancia óptica si hay inversión de la población (N_exc> N_f)

Tipos de Láser: Clasificación

Láseres de estado sólido (Rubí o zafiro) Láseres de gas (Argón), Láseres de semiconductor en estado sólido.

1. Láser de Rubí

Medio activo: monocristal de zafiro (Al2O3) con un 0,05% de iones Cr3+ responsables de los 3 niveles electrónicos responsables de la función láser.
Sistema de bombeo: Lámpara flash de Xe de forma helicoidal que produce destellos de gran intensidad y varios milisegundos de duración. Los electrones de Cr3+ son excitados al estado de mayor energía, y parte de esos electrones caen en un estado intermedio metaestable. La emisión inicial y espontánea de fotones por alguno de esos electrones que ocupan posiciones metaestables es el estímulo que dispara una avalancha de emisiones estimuladas.
Cavidad resonante: El propio rubí en forma de barra o cilindro con sus extremos planos, paralelos, pulidos y recubiertos con Ag. La energía lumínica se almacena. Uno de los espejos permite la salida de esa luz de longitud de onda igual a 694,3 nm.

Láser de Semiconductor

Tamaño muy pequeño, estructura tipo sándwich en la que el medio activo tiene un espesor de una micra-

Medio activo: materiales semiconductores (GaAs) dopados -> unión p-n. La aplicación de energía con polarización directa crea un flujo neto de corriente (+) desde la región p a la n. En la unión p-n se crea una alta densidad de electrones y huecos, habiendo una elevada probabilidad de emisión radiactiva. En esta región se superponen las regiones p y n degeneradas -> inversión de población.

Características

La capa activa es un material semiconductor emparejado entre 2 capas que deben tener:

Mayor gap de energía que la capa activa (para conseguir confinamiento eléctrico)
Menor índice de refracción que la capa activa para conseguir confinamiento óptico.

Fibra Óptica: Componentes

Codificador: es donde la información en forma electrónica se digitaliza en forma de bits.
Convertidor: es un láser semiconductor donde se convierte la señal eléctrica en óptica (fotónica). La longitud de onda se ubica en el intervalo IR, donde las pérdidas por absorción son bajas la salida de este convertidor es en forma de pulsos de luz (pulso de alta energía -> 1; pulso de baja energía -> 0). Estas señales con pulsos fotónicos se alimentan entonces y se transportan por el cable de fibra óptica hasta el decodificador, donde se reconvierte a una señal electrónica, la cual se descodifica.
Fibra óptica: es el núcleo del sistema. Debe guiar los pulsos lumínicos por distancias largas sin pérdida significativa de la potencia de la señal y sin distorsión de los pulsos -> fotoconducción.

Características

Núcleo: Es por donde pasa la señal.
Revestimiento: impide que los rayos lumínicos viajen fuera del núcleo.
Recubrimiento: protege a los anteriores de cualquier daño, ya sea por abrasión o por presión externa. Se usa vidrio sílice de alta pureza con d = 5-100 Um.

DIAGRAMAS DE FASES EN MATERIALES METÁLICOS

Metales y Aleaciones

Aleaciones: son mezclas de 2 metales o 1 metal + 1 no metal con propiedades físico-químicas homogéneas.

Diagrama de Fases

Representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de determinadas variables. Son sistemas metaestables

Diagramas Isomorfos Binarios

Encontramos 3 fases: fase α (monofase sólida) // fase líquida (monofase líquida) // fase (α + L) bifase sólido + líquido. Las líneas que limitan la zona bifásica son: Líquidos (separa la bifase de la fase líquida) Sólidos (separa la bifase de la fase sólida)

Punto C: punto de fusión de Cu puro (1065ºC)
Punto D: punto de fusión de Ni puro (1453ºC)
Punto A: fase α con una composición 40% Cu, 60% Ni.
Punto B: bifase α + L, cada una con su composición

El diagrama nos permite conocer cómo es nuestro sistema en unas condiciones determinadas, la composición de las fases y la fracción de masa, que calcularemos con la regla de la palanca inversa. (Grafica y formula)

Sistemas Eutécticos Binarios

Se producen cuando 2 metales se mezclan, pero no son miscibles en cualquier proporción:

Fase α: monofase sólida de Cu donde puede disolverse cierta cantidad de Ag (máx 8%) FCC
Fase β: monofase sólida de Ag donde puede disolverse cierta cantidad de Cu (máx 8,8%) FCC
Fase α + β: bifase sólida
Fase líquida: monofase líquida que limita con las otras mediante dos zonas bifásicas α + L y β + L.

A partir de 779ºC comienza la fusión de parte de la muestra, y a partir de las líneas líquidas fundirá por completo. Para concentraciones crecientes de Ag, el punto de fusión va disminuyendo hasta llegar a un punto triple invariante que se denomina punto eutéctico, E. a la concentración de ese punto CE, la aleación permanece sólida antes de llegar a él, hasta que funde totalmente, es una transformación isotérmica. En el punto eutéctico tiene lugar la reacción eutéctica. (Formula y grafica)

Microestructuras en Aleaciones Eutécticas

Microconstituyente: constituyente de la muestra a un nivel microscópico.

(grafica)

Aleaciones Fe-C: Compuestos Polimorfos

α – ferrita: blanda blanquecina, propiedades ferromagnéticas hasta 768ºC. la máxima solubilidad de C es muy baja (0,022%)
ϒ – austenita: máxima solubilidad de C es de 2,14%. No tiene propiedades magnéticas y es más densa que la α-ferrita.
β-ferrita: a temperaturas muy elevadas.
Fe3C – cementita: es una especie metaestable dura y frágil.
Perlita (α – Fe3C): Aporta propiedades de dureza a los aceros, ya que es dura y frágil. Tiene características cerámicas.

TRANSFORMACIONES DE FASE Y DESARROLLO MICROESTRUCTURAL EN METALES

Transformaciones de Fase

Difusión simple: (convergente) Implica movimiento de átomos, pero no cambia el nº ni la composición de las fases. Son cambios alotrópicos en los que cambia la estructura, pero no la composición.
Difusión con cambio de composición: (inconvergente): Por movimiento de átomos se forma nueva fase que cambia la composición. Corresponde al punto eutéctico y eutectoide.
Sin difusión: pequeño reordenamiento de átomos que hace que cambie ligeramente la composición.

Cinética de las Transformaciones de Fase

La transformación de una fase a otra comenzaría con pequeños granos de la nueva, que van creciendo hasta la transformación completa. Podemos distinguir 2 etapas fundamentales:

1. Nucleación

Formación de pequeñas partículas de la nueva fase en la fase primitiva. Tienen un desarrollo esférico. Son pequeñas conglomeraciones indetectables compuestos por pocos átomos.

Nucleación homogénea: los granos crecen de forma homogénea en todo el material hasta llegar al equilibrio.
Nucleación heterogénea: los granos crecen en las heterogeneidades como dislocaciones o límites de granos.

2. Crecimiento

Los núcleos crecen hasta llegar al equilibrio, generando una situación de sólido en forma masiva.

Energía Libre de Gibbs Crítica

En la energía libre de Gibbs influyen 2 factores:

a) Difusión de energía entre las 2 fases, que afecta a todo el volumen ( )
b) Formación de un límite de fase, que afecta a la superficie.

Aleación Fe-C: Diagrama de Transformación Isotérmica

Comienza la transformación a cada temperatura: 100% austenita está en un sistema metaestable sobreenfriado ya que está por debajo de eutéctico.
Se produce la transformación de la mitad de austenita tendremos 50% austenita + 50% perlita.
Finaliza la transformación: 100% perlita.

Diagramas TTT Modificadas Desarrollo Microestructural

Si el acero no tiene composición eutectoide, se produce una modificación del diagrama TTT. En este caso aparece una nueva fase A+C.

Bainita (α + Fe3C)

Agujas de Fe3C rodeadas de α. La transformación Bainítica depende del tiempo de composición eutectoide, y se produce a partir de 550ºC.

Esferoidita

Se forma cuando una perlita se vuelve a calentar a temperatura cercana a la eutéctica, donde se mantiene durante un largo periodo de tiempo. Está formada por α-ferrita y bolas de Fe3C. En el proceso de esferoidización se forman esferas de Fe3C, lo cual está favorecido por la reducción de límites de fase. Estos cambios microestructurales se producen por fenómenos de difusión

Martensita (BCT)

Es una forma microestructural más simple, metaestable, que se produce sin difusión. Se forma sólo modificando la estructura cristalina de la austenita (FCC), con un enfriamiento rápido a temperatura ambiente. Las transformaciones de fase sin difusión se denominan “transformaciones martensíticas”, las cuales no dependen del tiempo -> sólo de la temperatura, en función de la temperatura se formará mayor o menor cantidad de martensita.

Diagrama TTT de Aceros Aleados (Fe + C + otro elemento)

Cuando existe algún componente adicional, se modifica el diagrama TTT. Estos diagramas nos permitirán saber cómo un tratamiento térmico nos lleva a un tipo de aleación.

Transformación Isotérmica y de Enfriamiento Continuo

Cuando nos alejamos de las condiciones ideales, la curva sufre un desplazamiento. La separación comienza más tarde y a temperaturas más bajas.

Velocidad Crítica de Enfriamiento

Velocidad tangente a la zona de la nariz bainítica que supone la velocidad mínima a la cual empieza a producirse la transformación.

Propiedades Mecánicas de los Aceros

Podemos describirlos con dos fases: α-ferrita (propiedades metálicas; duro y dúctil) // Fe3C – cementita (propiedades cerámicas; duro y frágil)

Las microestructuras tendrán propiedades derivadas de la mezcla de sus constituyentes principales. Esto se aplica a Bainita, Perlita y Esferoidita, pero no a Martensita ni Austenita.

Comportamiento Mecánico de las Microestructuras

Perlita gruesa: es más dura que la Austenita y la α-ferrita pura, debido a su composición en capas. (mayor Fe3C -> mayor limites de fase -> mayor dureza -> menor ductilidad)
Perlita fina: se forman partículas más pequeñas, por lo que hay más límites de fase -> muy alta dureza.
Bainita: es más dura que las anteriores. Sin embargo, las partículas son tan pequeñas que también presenta buena ductilidad, lo que la hace interesante.
Esferoidita: se forman esferas de Fe3C, por lo que disminuyen los límites de fase, y en consecuencia la dureza. Por otro lado, es más dúctil que la Perlita.
Martensita: Se caracteriza por ser la más dura de todas las microestructuras, más resistente y más frágil y menos dúctil. Es una fase sólida.
Martensita revenida: se obtiene al recalentar la martensita a T

Y 13: ALEACIONES METÁLICAS

Aceros de Baja Aleación

Bajas en C: x
Medios en C: 0,25
Altos en C: 0,6

Aceros de Alta Aleación

(1,4 11%. Son mucho más resistentes a la corrosión, y se utilizan en forma martensita y ferrítica o austenítica.

Fundiciones

Gris: 2,5
Dúctil o nodular: si añadimos Mg y Cerio, el grafito evoluciona de una forma distinta, formando gránulos esferoidales -> ductilidad.
Blanca: 2,5 ferrita + grafito. Se la formación de Fe3C. Es dura y frágil, y no es mecanizable.
Maleable: Se obtiene calentando la fundición blanca a 800-900ºC -> α – Fe + grafito
Hierro al grafito: 3,1

Aleaciones No Férreas

El Cu es fácil de recuperar y no se ataca fácilmente. El Cu puro es resistente y conductor, pero muy blando y dúctil. Tiene estructura α-FCC.

Latón (Cu + Zn) A baja [Zn] α-FCC y A alta [Zn] β-BCC (más dura)
Bronce: (Cu + Sn, Al, Si, N) Mayor dureza y resistencia a la corrosión y al impacto.
Cobre al Be (Cu + Be) 1

Aleaciones de Aluminio

Se utiliza por la baja densidad del Al. El Al tiene elevada conductividad eléctrica y térmica, y muy resistente a la corrosión. Tienen un problema, que es su bajo punto de fusión (668ºC)

Al + Zn + Mg -> se forma una especie intermetálica MgZn que endurece la aleación.
Al +Mg + Ti -> aleación más ligera.

Aleaciones de Magnesio

El Mg tiene una EHC y es blando y dúctil. Tiene bajo punto de fusión (651ºC) Tienen el inconveniente de que son más inestables y reactivos que las de Al.

Aleaciones de Titanio

Alto punto fusión (1668ºC). Son resistentes y duras, pero también son dúctiles y maleables.

Recocido para Eliminar Tensiones

Consiste en:

Calentar hasta la temperatura recomendada, para la aleación (T
Mantener a esta temperatura un cierto tiempo.
Someter a enfriamiento muy lento.

La temperatura suele ser baja (temperatura ambiente

Normalización

(A1: Temperatura crítica inferior, corresponde a la temperatura eutectoide y Acm, A3: Temperaturas críticas superiores. Limitan la A con las zonas bifásicas correspondientes.) Consiste en llegar a una estructura donde el tamaño de partícula sea más o menos igual a lo largo de todo el material, es decir, homogeneizar la muestra.

Se calienta 55-85ºC por encima de Acm y A3: para aceros hipoeutectoides > A3; para aceros hipereutectoides > Acm.
Mantener a esa temperatura para conseguir la completa transformación de Austenita.
Enfriar el aire a velocidad intermedia.

Recocido Total

Se emplea con aceros bajos y medios en C, ya que han sufrido grandes deformaciones en su tratamiento en frío.

Se calienta 50ºC por encima de A3 (aceros hipo) ó Acm (aceros hiper)
Enfriar dentro del horno apagado (muy lento). Se consigue la formación de Perlita gruesa. También se podía tener alguna fase proeutectoide en aceros hipereutectoides.

Esferoidización

Se produce la globalización para obtener una estructura más dúctil y fácil de trabajar.

Se calienta por debajo de A1, pero a temperaturas cercanas. Se favorece algo la difusión, pero sin llegar a transformaciones austeníticas.
Se mantiene a esa temperatura durante un largo tiempo (15-25h)
Se enfría lentamente al aire.

Formación de Martensita

Se producen enfriamientos rápidos dando lugar a Martensita (muy dura). Esta dureza depende del tratamiento térmico, la composición de la aleación, el método de templar y el tamaño y forma de la muestra.

Templabilidad de los Aceros

Propiedad que mide la capacidad de un acero aleado para transformarse en martensita. Para controlar esa templabilidad se realiza el ensayo Jominy: Consiste en disponer piezas de la misma forma de un determinado material y someterlas a un proceso de calentamiento y posterior temple.

Endurecimiento por Precipitación

Consiste en aumentar la dureza de una pieza metálica generando en su interior partículas muy pequeñas de una 2ª fase que estén dispersas en la fase original. Esto provoca la ruptura de movimiento de dislocaciones, impidiéndose la ductilidad del material. Las condiciones que debe cumplir una aleación metálica es que tiene que existir una fase primaria con una solubilidad de la 2ª fase relativamente alta (To), y que descarga al disminuir la temperatura.

Sobreenvejecimiento

A veces puede suceder que si el tiempo de tratamiento térmico de precipitación es muy alto, las partículas de la 2ª fase pueden crecer o incluso formar otra fase, provocando un descenso de la dureza.

Técnicas de Hechurado

Se trabaja con el sólido para darle forma. Se puede hacer en frío o en caliente. La mayoría de los metales son susceptibles de ser sometidos a hechurado, para lo que deben ser relativamente dúctiles y capaces de experimentar deformaciones permanentes sin romperse. El hechurado en caliente requiere menos energía que en frío. Hay varios tipos:

Forja: Se da forma al material golpeándolo con una matriz metálica.
Laminación: se pasa una pieza gruesa entre 2 rodillos y se obtiene 1 lámina fina.
Extrusión: se introduce un bloque metálico en un contenedor ejerciendo fuerza, y el metal sale en forma de hilos o tubos por el agujero del contenedor.
Trefilado: la diferencia es el sitio donde se aplica la fuerza de tracción, que se ejerce a la salida de emplea para obtener cables metálicos cilíndricos de poca sección.

Moldeado

Consiste en moldear a una temperatura accesible para gastar poca energía. Se usa con piezas grandes para las cuales es importante la resistencia. Se suele utilizar para aleaciones muy dúctiles que no se deforman con facilidad. Hay 3 tipos:

En arena: Se introduce la aleación fundida en un molde con la forma adecuada, sobre el que se introduce arena que se compacta con las paredes y luego se rellena de metal. Se hace salir la arena de manera que la pieza se separa de la forma inicial.
En coquilla: Se emplea un molde de coquilla. Normalmente se usa con aleaciones de bajo punto de fusión (Zn, Al, Mg)
De precisión.

Otras Técnicas

Polimetalurgia (se conforma el metal en pequeñas partículas de polvo por presión y elevada temperatura sin llegar al punto de fusión. Sólo se funden los límites de grano y se produce una interacción con los granos del polvo, dando lugar a un material duro y resistente.) y soldadura (se produce una difusión atómica entre 2 piezas que pueden ser iguales o distintas, y se funden y acaban uniendo.

PROPIEDADES, APLICACIONES Y CONFORMADO EN CERÁMICAS

Vidrios

que se han desvitrificado. Duros y resistentes al choque térmico. Bajo coeficiente de dilatación. Elevada conductividad térmica y eléctrica. Tolerancia a elevadas Tª. Pueden ser transparentes.

Productos de arcilla: La mayoría son filosilicatos y pueden contener pequeñas cantidades de otros minerales y/o sustancias orgánicas.

-Productos estructurales de arcilla: ladrillos.

-Porcelanas: materiales más finos que exigen cocción a Tª más altas.

Los productos de arcilla están compuestos básicamente de Al y Si.

Materiales refractorios: Son materiales con elevados puntos de fusión que resisten elevadas Tª. Son inertes químicamente. Los materiales refractorios contienen sílice y /o Al2O3 (Mullita). Por debajo de la Tª eutéctica (1587ºC) se mantiene sólido. Hay 4 tipos de materiales refractorios:

-Refractorio de sílice: mayor composicón SiO2.

-Refractorio básico: ricos en MgO

-Refractorio de arcilla: Mayores cantidades de Al2O3

-Refractorios especiales: Usan óxidos de alta pureza (BeO, ZrO2) ó SiC.

Materiales abrasivos: Son cerámicas muy duras que se emplenan para producir abrasión en otros materiales.

Cemento: Cerámicas que endurecen por reacción química con agua a t.a (cementación)

YESO: CaSO4 * H2O

CEMENTO PORTLAND: CaO + SiO2 + n H2O -> Ca2SiO4 * n H2O

Conformación de materiales de arcilla:

1.Extrusión: la masa de arcilla húmeda se pasa por canales para darles forma y luego se seca.

2.Moldeo en borbotina: la borbotina es una mezcla líquida con cuarzo y feldespato. Se introduce en un molde de yeso que absorbe agua y se seca la pieza, que encoge.

3.Secado: pérdida de agua y reducción del tamaño. Se controla para evitar grietas o roturas.

4.Cocción: (900-1400ºC) Se produce un aumento de la compactación y la densidad, y una disminución de la porosidad.