FASES SÓLIDAS METÁLICAS

 

Los materiales metálicos con estructura cristalina donde los átomos no son todos del mismo tipo, pueden dar lugar a soluciones sólidas y a compuestos con carácter metálico.

Soluciones sólidas metálicas. Toda solución está formada por un soluto y un disolvente, siendo este último el que se encuentra en mayor proporción. Los componentes de una solución pueden ser tanto sólidos, líquidos, como gaseosos. Aunque cuando se habla de soluciones se piensa en un líquido y un sólido, también es posible que la solución esté constituida por dos elementos sólidos que formen la misma red. La cantidad de soluto que puede disolver un disolvente aumenta con la temperatura.

Las soluciones sólidas son soluciones en estado sólido y están formadas principalmente por dos átomos distintos combinados en una misma red espacial. En la mayoría de las soluciones sólidas la solidificación se produce en un intervalo de temperaturas, y no a una temperatura fija como se produce en el caso de los metales puros.

·         Materiales metálicos donde átomos de elementos metálicos se mezclan en una misma red cristalina de forma homogénea y en distintas proporciones posibles

·         Enlace predominantemente metálico

·         Estables para un rango de composiciones (en función de este rango se hablará de solubilidad total o parcial)

·         Se distingue entre disolvente (elemento que conserva la red cristalina, generalmente el que se encuentra en mayor proporción) y el soluto

Soluciones sólidas. Pueden alcanzarse por: a) sustitución en la red cristalina del elemento base de átomos de este elemento por átomos del elemento aleante; b) introducción de átomos del elemento aleante en los intersticios de la red del metal base.

En las soluciones sólidas por sustitución, los factores que determinan la solubilidad de un metal en otro, según Hume-Rothery, son:

1. Tamaños relativos: esta condición establece que la diferencia de los tamaños de los radios atómicos de soluto y solvente no sean mayor a un 15%, ya que de ser así los átomos del soluto crearían grandes dimensiones de la red y aparecería una nueva fase, lo cual no sería una solubilidad total.

2. Igualdad en la Estructura cristalina: los componentes que formen la disolución deben tener la misma estructura cristalina

3. Electronegatividad: las electronegatividades de los átomos del soluto y del disolvente tienen que ser lo más parecida posibles, mientras más parecido sean mayor es la probabilidad de formar la disolución sólida total, si las electronegatividades son muy diferentes se tiende a formar compuestos.

4. Similitud de las valencias: ambas valencias de los átomos deben ser similares.

Pueden ser; desordenadas (cuando los átomos de soluto se distribuyen a la azar en la red cristalina del disolvente) y ordenadas (cuando los átomos de soluto se distribuyen ordenadamente en la red cristalina del disolvente)

Fases intersticiales. Son fases que se forman cuando el elemento aleante tiene un volumen atómico suficientemente pequeño para ocupar intersticios en la estructura cristalina del metal base. Es el caso de los hidruros, nitruros, carburos y boruros de los metales de transición, que son verdaderas interacciones de dos metales o más con propiedades metálicas. Si el metal base es fuertemente electropositivo, tienden a formarse compuestos no metálicos, como el carburo de calcio.

Propiedades. Las propiedades de las fases vienen precisamente determinadas por la naturaleza, forma, tamaño y distribución de las fases presentes. Cuando se elige una cierta composición, y se somete a la a. resultante a adecuados tratamientos térmicos, es porque así se llega, en el estado sólido, a una combinación óptima de fases de determinada composición, con forma y tamaño adecuados, y distribuidas de tal manera que se alcanza, en el agregado resultante, la combinación de propiedades deseada.