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Cristalito

A cristalito es un dominio de la materia de estado sólido que tiene la misma estructura que sola cristal. Metalúrgicos refiera a menudo a los cristalitos como “granos".

Los objetos sólidos que son bastante grandes considerar y la manija se componen raramente de a solo cristal, a excepción de algunos casos (gemas, silicio solos cristales para la industria de electrónica, ciertos tipos de fibra, y solos cristales de a níquel- superalloy basada para turborreactor motores). La mayoría de los materiales son polycrystalline; se hacen de una gran cantidad de solos cristales - cristalitos - ligados por las capas delgadas de sólido amorfo. El tamaño del cristalito puede variar de algunos nanómetros a varios milímetros.

Si los cristalitos individuales se orientan aleatoriamente (es decir, si carecen textura), bastante grande un volumen de material polycrystalline estará aproximadamente isotrópico. Esta característica ayuda a las asunciones de simplificaión de mecánicos de la serie continua para aplicarse a los sólidos del mundo real. Sin embargo, la mayoría de los materiales manufacturados tienen cierta alineación a sus cristalitos, que se deben considerado para las predicciones exactas de su comportamiento y características.

Material fracturas puede ser fractura intergranular o a fractura transgranular. Hay una ambigüedad con los granos del polvo: un grano del polvo se puede hacer de varios cristalitos. Así, (polvo) el “tamaño de grano” encontrado por el laser granulometry puede ser diferente del “tamaño de grano” (o, algo, de tamaño del cristalito) encontrado cerca Difracción de radiografía (e.g. Scherrer método), cerca microscopia óptica bajo luz polarizada, o cerca microscopia electrónica de la exploración (backscattered electrones).

Las rocas de grano grueso se forman muy lentamente, mientras que las rocas de grano fino se forman rápidamente, en escala de tiempo geológicos. Si una roca forma muy rápidamente, por ejemplo la solidificación de lava expulsado de a volcán, no puede haber cristales en todos. Éste es cómo obsidiano formas.

Límites de grano

Los límites de grano son los interfaces donde los cristales de diversas orientaciones satisfacen. Un límite de grano es un interfaz monofásico, con los cristales en cada lado del límite que es idéntico excepto en la orientación. El término “límite del cristalito” está a veces, aunque raramente, utilizado. Las áreas del límite de grano contienen esos átomos que se han perturbado de sus sitios originales del enrejado, dislocaciones, e impurezas que han emigrado al límite de grano más bajo de la energía.

Tratando un límite de grano geométrico como un interfaz de un solo cristal cortó en dos porciones, una de las cuales se rota, vemos que hay cinco variables requeridas definir un límite de grano. Los primeros dos números vienen del vector de la unidad que especifica un eje de rotación. El tercer número señala el ángulo de la rotación del grano. Los dos números finales especifican el plano del límite de grano (o de un vector de la unidad que es normal a este plano).

Los límites de grano interrumpen el movimiento de dislocaciones a través de un material. La propagación de la dislocación se impide debido a el campo de tensión de la región del defecto del límite de grano y la carencia de los planos del resbalón y las direcciones del resbalón y alineación total a través de los límites. La reducción de tamaño de grano es por lo tanto una manera común de mejorar fuerza, a menudo sin cualquier sacrificio adentro dureza porque los granos más pequeños crean más obstáculos por el área de unidad del resbalón acepillan. Esta relación de la tamaño-fuerza del cristalito es dada por Relación de Pasillo-Petch. El colmo energía diedra y la vinculación relativamente débil en límites de grano les hace los sitios preferidos para el inicio de corrosión y para precipitación de nuevas fases del sólido.

La migración del límite de grano desempeña un papel importante en muchos de los mecanismos de arrastramiento. La migración del límite de grano ocurre cuando una tensión de esquileo actúa en el plano del límite de grano y hace los granos resbalar. Esto significa que los materiales de grano fino tienen realmente una resistencia pobre a los granos más gruesos en relación con del arrastramiento, especialmente en las temperaturas altas, porque granos más pequeños contienen más átomos en sitios del límite de grano. Los límites de grano también causan la deformación en que sean fuentes y fregaderos de los defectos del punto. Los vacíos en un material tienden para recolectar en un límite de grano, y si éste sucede a un grado crítico, el material podrían fractura.

Durante la migración del límite de grano, la tarifa que determina paso depende del ángulo entre dos granos adyacentes. En un límite pequeño de la dislocación del ángulo, la tarifa de la migración depende de la difusión de la vacante entre las dislocaciones. En un alto límite de la dislocación del ángulo, esto depende del transporte del átomo por solos saltos del átomo de contraerse a los granos crecientes ^[1].

Los límites de grano son generalmente solamente algunos nanómetros de par en par. En materiales comunes, los cristalitos son bastante grandes que los límites de grano explican una fracción pequeña del material. Sin embargo, los tamaños de grano muy pequeños son realizables. En sólidos del nanocrystalline, los límites de grano se convierten en una fracción significativa del volumen del material, con efectos profundos sobre las características tales como difusión y plasticidad. En el límite de cristalitos pequeños, como la fracción del volumen de los acercamientos de los límites de grano 100%, el material deja de tener cualquier carácter cristalino, y llega a ser así sólido amorfo.

Los límites de grano están también presentes adentro dominios magnéticos en materiales magnéticos. Un disco duro de la computadora, por ejemplo, se hace de un duro ferromagnético material que contiene regiones de los átomos que momentos magnéticos se pueden realinear por una cabeza inductiva. La magnetización varía de la región a la región, y el desalineamiento entre estas regiones forma los límites que son dominantes al almacenaje de datos. La cabeza inductiva mide la orientación de los momentos magnéticos de estas regiones del dominio y lee hacia fuera un “1” o “0”. Éstos pedacitos son los datos que son leídos. El tamaño de grano es importante en esta tecnología porque limita el número de los pedacitos que pueden caber en un disco duro. Cuanto más pequeños son los tamaños de grano, más datos puede ser almacenado.

Debido a los peligros de los límites de grano en ciertos materiales por ejemplo superalloy las láminas de turbina, los grandes saltos tecnológicos fueron hechas para reducir al mínimo tanto cuanto sea posible el efecto de los límites de grano en las láminas. El resultado era solidificación direccional el proceso en qué límites de grano fueron eliminados produciendo las estructuras acolumnadas del grano alineó paralelo con el eje de la lámina, puesto que ésta es generalmente la dirección de la tensión extensible máxima sentida por una lámina durante su rotación en un aeroplano. Las láminas de turbina que resultaban consistieron en un solo grano. Sin esta tecnología, la aviación sería un lugar más peligroso.

Generalmente, los polycrystals no pueden ser sobrecalentado; derretirán puntualmente una vez que se traigan arriba a una bastante temperatura. Esto es porque los límites de grano son amorfos, y sirve como puntos del nucleation para el líquido fase. Por el contrario, si no hay núcleo sólido presente pues un líquido se refresca, tiende para convertirse sometido a sobrefusión. Puesto que esto es indeseable para los materiales mecánicos, aleación de los diseñadores pasos de la toma a menudo contra él. Vea refinamiento del grano.

Vea también

• Cristal
• Cristalografía
• Límite de grano

Notas al pie de la página

1. ^ R.D. Doherty y otros., Ediciones actuales en la recristalización: una revisión, Ciencia material e ingeniería A238 (1997), P. 222 (Acceso al artículo para los suscriptores solamente)

Referencias

1. Allen, Samuel y Thomas, Edwin. La estructura de materiales. Nueva York: John Wiley & Sons, Inc. 1999.

2. Jiles, David. Introducción al magnetismo y a los materiales magnéticos. Londres: Chapman y Hall/CRC, 1998.