M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 1

ALEACIONES

1. INTRODUCCION

2. CLASIFICACION

3. SOLUCIONES SÓLIDAS

4. FASES INTERMEDIAS

5. SOLUCIONES SÓLIDAS ORDENADAS

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 2

INTRODUCCIÓN

• La clase de aleación más simple es la solución sólida: un sólido que consta de dos o más elementos que están dispersados atómicamente y formando una única estructura

• Una aleación es la combinación de dos o más metales, o un metal y un no metal.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 3

INTRODUCCIÓN

Las diferentes combinaciones entre distintos elementos (metal-metal, metal-no metal) dan como resultado un sólido de naturaleza metálica.

C

C, Cr, Ni, V…

Hierro

La adición de distintos elementos a un metal produce una modificación de sus propiedades. La variación dependerá de la naturaleza del elemento añadido y de su porcentaje.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 4

CLASIFICACIÓN

Fases de Laves

Soluciones Sólidas

Fases Intermedias

Soluciones Sólidas de Inserción

Compuestos electrónicos

Compuestos de valencia

Compuestos intersticiales.

Soluciones Sólidas de Sustitución

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 5

SOLUCIONES SÓLIDAS

Las soluciones sólidas tienen la estructura cristalina de alguno de los elementos que la forman.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 6

El elemento que actúa como disolvente es el que mantiene su estructura cristalina, independientemente de la proporción en la que se encuentre.

• Solubilidad ILIMITADA: formación de una solución sólida

• Solubilidad LIMITADA o PARCIAL:

formación de una solución sólida y otros compuestos

SOLUCIONES SÓLIDAS

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 7

• Las soluciones sólidas pueden ser ordenadas o desordenadas, dependiendo de las posiciones ocupadas por los átomos de soluto

Dependiendo de la posición ocupada por los átomos de soluto, las soluciones sólidas se clasifican en dos grupos:

Soluciones sólidas de sustitución

Soluciones sólidas de inserción

SOLUCIONES SÓLIDAS

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 8

a) Factor tamaño

b) Factor electroquímico

c) Factor temperatura

d) Factor valencia

e) Factor estructura cristalina

FACTORES DE SOLUBILIDAD (LEYES DE HUME-ROTHERY)

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 9

ClNa Cu,Ni

Fe,C

FACTORES DE SOLUBILIDAD (LEYES DE HUME-ROTHERY). Factor electroquímico.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 10

Solución sólida sustitucional de NiO en MgO

Ni2+ Mg2+

Solución sólida sustitucional de Al2O3 en MgO

3 Mg2+ 2 Al3+

3 vacantes Mg 2+ 2 iones Al3+ + vacante Mg 2+

FACTORES DE SOLUBILIDAD (LEYES DE HUME-ROTHERY). Factor valencia.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 11

FACTORES DE SOLUBILIDAD (LEYES DE HUME-ROTHERY). Factor estructura cristalina.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 12

SOLUCIONES SÓLIDAS.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 13

FASES INTERMEDIAS

Las fases intermedias tienen estructura cristalina distinta de la correspondiente a los componentes base.

Propiedades:

Enlace metálico

Conductividad eléctrica

Plasticidad

Temperatura de fusión

Composición química variable

Enlace iónico-covalente

Conductividad eléctrica nula o escasa

Poca plasticidad

Temperatura de fusión elevada

Composición química fija

FASES INTERMEDIAS

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 14

FASES INTERMEDIAS

Compuestos de valencia

Compuestos intersticiales

Compuestos electrónicos

Fases de Laves

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 15

SOLUCIONES SÓLIDAS ORDENADAS

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 16

FACTORES DE SOLUBILIDAD (LEYES DE HUME-ROTHERY). Factor tamaño.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 17

Metales con gran diferencia electroquímica entre sí.

Enlace covalente

Composición química fija

Elevadas dureza, resistencia mecánica, fragilidad….

FASES INTERMEDIAS. Compuestos de valencia.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 18

Metales de transición y no metales (H, C, N, B) con gran diferencia electroquímica.

Soluciones sólidas intersticiales

Enlace iónico-covalente

Elevadas dureza, resistencia y fragilidad

Brillo metálico y conductividad eléctrica.

Cementita (Fe3C)

FASES INTERMEDIAS. Compuestos intersticiales.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 19

Formadas por Cu, Ag, Ni, Au… aleados con Zn, Al, Sn, Si, Mg… con relaciones

electrones / átomos definidas.

21/14 21/13 21/12 CuBe Cu5Zn8 CuZn3 CuZn Cu9Al4 Cu3Sn Cu3Al Ag5Zn8 Cu3Si AgZn Au5Zn8 AgZn3 Ag3Al Mn5Zn21 Ag3Sn NiAl Ni5Zn21 AuZn3 AuZn Fe5Zn24 Au3Sn

( 21/14 , 21/13 , 21/12 )

• Su EC depende de dicha relación:

21/14 CC

21/13 cúbica compleja

21/12 HC

• Alta ductilidad, baja dureza y resistencia…

• Composición química variable

• Soluciones sólidas intermedias

FASES INTERMEDIAS. Compuestos electrónicos.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 20

Corresponden a la fórmula general AB2, con una diferencia de tamaño de 22,5%

entre los átomos que la componen.

Estructuras complejas con alto índice de coordinación

MgCu2, KNa2, MgZn2

FASES INTERMEDIAS. Fases de Laves.

M.V.M.G. 2007-08 ALEACIONES 21

INTRODUCCION

CLASIFICACION

Soluciones sólidas

Fases intermedias

SOLUCIONES SÓLIDAS

Soluciones sólidas sustitucionales

Factores de solubilidad (Leyes de Hume-Rothery)

Soluciones sólidas intersticiales

FASES INTERMEDIAS

Compuestos de valencia

Compuestos intersticiales

Compuestos electrónicos

Fases de Laves

SOLUCIONES SÓLIDAS ORDENADAS

ALEACIONES