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Elementi sulla struttura cristallina - Coggle Diagram
Elementi sulla struttura cristallina
Reticoli cristallini
14
tipi diversi (reticoli di
Bravais
) +
Esagonale compatta
Ripetizione indefinita di
celle unitarie
La maggior parte dei metalli si cristallizza secondo
3
reticoli tutti di tipo compatto (configurazioni stabili)
CCC
⮕ Cubico a corpo centrato
CFC
⮕ Cubico a facce centrate
EC
⮕ Esagonale compatto
Le celle con atomi solo sui vertici sono dette
celle primitive
Risulta utile definire il
Numero di coordinazione
Costituisce il numero di atomi equidistanti più vicini all'atomo stesso (riferimento sempre
atomo centrale
o sui
vertici
)
Per esempio nella CFC il
numero di coordinazione è 12
Grado di compattamento
Numero di atomi in una cella cristallina (attenzione agli atomi sui vertici che non sono interi ma frazionamenti di un atomo poichè appartenenti a più celle contemporaneamente)
Alcuni materiali cristallizzano con strutture diverse in base alla temperatura a cui sono sottoposti e prendono il nome di "
Strutture Allotropiche
"
Per esempio il
Ferro
si cristallizza in 3 modi diversi
Fe α
= ferro
Alfa
(T<911°C)
Fe γ
= ferro
Gamma
(911°C<T<1392°C)
Fe δ
= ferro
Delta
(T>1392°C)
Atomo
Celle elementari
Reticolo
Grano/Cristallo
Indici di Miller
Servono a indicare i
piani
di un reticolo cristallino :star:
Gli indici di Miller sono dati dai
numeratori
del minimo comune multiplo (
MCM
) del
reciproco
delle distanze interatomiche a cui il piano interseca gli assi. :!:
Passaggi per calcolo:
intercetta
→
inverso
→
minimi termini
Relazione tra i primi 3 indici:
h + k + i = 0
Se il piano intercetta un semiasse cartesiano negativo, l'indice di MIller verra segnato con "-" sopra il numero
(hkl) →
piano
, [uvw] →
direzione
, {hkl} →
famiglia di piani
Difetti reticolari
Difetti puntiformi
Provocano una
distorsione
della zona di reticolo in cui si verificano
Cause
Per via dell'
assenza
di un atomo dal reticolo (
Vacanza
)
La possibilità di creazione di una
vacanza
aumenta con la temperatura, inoltre costituisce il più importante difetto di punto e si formano perlopiù sui bordi dei
grani
Tende a crearsi con raffreddamenti veloci e/o con il "
Bombardamento neutronico
"
Nei materiali a legame ionico si puo verificare la
vacanza
tra due ioni di segno opposto (difetto di
Schottky
)
Per via della presenza di un atomo in soprannumero nel reticolo (
atomo interstiziale
)
Si verificano solo se sono presenti almeno 2 elementi chimici differenti (
Soluto
e
Solvente
)
Se il raggio atomico è circa
metà
di quello del solvente
Per via della sostituzione di un atomo del reticolo con un atomo diverso (
atomo di sostituzione
)
Se il raggio atomico è circa
uguale
a quello del solvente
Alla combinazione di uno o più difetti citati
Il difetto di
Frenkel
è dovuto allo spostamento di un atomo da una posizione normale a una
interstiziale
L' unione tra questi due tipi di difetti può generare una
Sorgente di Frank Read
Applicando una forza di taglio
F
su un
asse di dislocazione
bloccato tra due
difetti di punto
A
e
B
, la parte libera tra questi si incurva formando un arco. Continuando ad aumentare la forza, l'arco cresce fino a chiudersi in un anello di dislocazione, che si stacca e avanza nel cristallo. Il processo può ripetersi, generando molte dislocazioni sino ad arrivare al
bordo del grano
!
Difetti lineari
Prendono anche il nome di "
Dislocazioni
" e ne esistono di 2 tipi
Dislocazioni
di spigolo
o
di Taylor
Interessa una intera fila di atomi i quali hanno un
numero di coordinazione
inferiore rispetto agli atomi nel reticolo
Si nota la presenza di una zona
compressa
(nell'immagine la zona superiore del reticolo) e una zona
tesa
(la parte inferiore)
tra le due parti si individua il
Piano di slittamento
La
Dislocazione
si indica con un simbolo
T
dove la gamba del simbolo indica la posizione della dislocazione e la barretta superiore il piano di slittamento
Grazie a questo si verificano gli slittamenti reticolari che portano alle deformazioni
plastiche
più facilmente qunado il materiale è sollecitato da tensioni tangenziali (pag 43)
La deformazione che si crea nel cristallo si può esaminare con l'utilizzo del
Vettore di Burgers
che definisce grandezza e direzione dello scorrimento avvenuto tra due parti del cristallo
2 more items...
Dislocazioni
elicoidali
o
di Burgers
Difetti di superficie
Bordo del Grano
Ai bordi dei grani vi si raccolgono molte
impurezze
, sono tuttavia sede preferenziale di fenomeni di
corrosione
Non può avvenire il passaggio di
dislocazioni
da un
grano
a un altro :warning:
2 tipi di
pezzo
Policristallina
:silhouettes:
Pezzo costituito da molti
grani
, quindi molti più
bordi di grano
Si ottiene a velocità di solidificazione
elevata
Prevalenza
bordi grano
il solido è soggetto a rotture di tipo
Intergranulare
Monocristallina
:silhouette:
Pezzo in cui il
bordo
del
grano
corrisponde al
bordo
del
pezzo
(cristallo unico)
Si ottiene a velocità di solidificazione
lenta
Prevalenza
interno grano
il solido è soggetto a rotture di tipo
Transgranulare
La temperatura alla quale bordi e interno grano hanno uguale resistenza meccanica è detta
temperatura equicoesiva
(può esserci frattura sia intergranulare che transgranulare) :red_flag:
Proprietà
sensibili
alla struttura del materiale
Conducibilità elettrica
Proprietà dei semiconduttori
Tensione limite di snervamento
Resistenza alla rottura
Resistenza allo scorrimento a caldo
Duttilità
Proprietà
insensibili
alla struttura del materiale
Costanti elastiche
Temperatura di fusione
Massa volumica
Calore specifico
Coefficiente dilatazione termica
