UNIVERSITA’ DI CATANIA METALLI E LEGHE Nettuno M.CALTABIANO

RAPPRESENTAZIONE DELLE STRUTTURE CRISTALLINE DEI SOLIDI UNIVERSITA’ DI CATANIA METALLI E LEGHE RAPPRESENTAZIONE DELLE STRUTTURE CRISTALLINE DEI SOLIDI Per descrivere le strutture cristalline, si ricorre al concetto del RETICOLO, costituito da una griglia tridimensionale, in cui i nodi sono occupati da atomi: METALLI, SOLIDI COVALENTI(ad es. il quarzo),od ioni: MATERIALI CERAMICHE o molecole:GHIACCIO,SOSTANZE ORGANICHE. I METALLI SONO DEI SOLIDI, A TEMPERATURA AMBIENTE, AVENTE STRUTTURA CRISTALLINA CFC:cubica a faccie centrate CCC:cubica,a corpo centrato; EC:esagonale compatta RETICOLI DI BRAVAIS M.CALTABIANO Strutture cristlline dei metalli

METALLI E LEGHE STRUTTURA E MICROSTRUTTURA DEI SOLIDI UNIVERSITA’ DI CATANIA METALLI E LEGHE STRUTTURA E MICROSTRUTTURA DEI SOLIDI I materiali solidi presentano a livello atomico, un’organizzazione spaziale degli atomi o molecole od ioni, che li compongono, ORDINATA e PERIODICA. Pertanto, si parla di STRUTTURA CRISTALLINA che si può immaginare, essere così ottenuta dalla ripetizione regolare all’infinito nelle tre direzioni dello spazio di una unità base, detta, CELLA ELEMENTARE o UNITARIA o SEMPLICE. Altresì vi sono solidi che possiedono una STRUTTURA AMORFA, poiché hanno una organizzazione degli atomi o molecole tridimensionale DISORDINATA. Nei METALLI e nelle CERAMICHE gli atomi si dispongono in strutture ordinate cristalline;mentre i VETRI INORGANICI e i POLIMERI sono amorfi, ma alcuni polimeri possono realizzare al loro interno strutture ordinate cristalline. I materiali cristallini sono in genere formati da un aggregato di microcristalli, piuttosto che da un singolo cristallo (MONOCRISTALLO) e sono detti POLICRISTALLINI. Linee di demarcazione dei “grani” Cella elementare Al microscopio ottico al S.E.M. monocristallo policristallo M.CALTABIANO

POLIMOFISMO O ALLOTROPIA UNIVERSITA’ DI CATANIA METALLI E LEGHE POLIMOFISMO O ALLOTROPIA È la proprietà degli elementi di esistere in diverse modificazioni (allotropiche). Essa dipende da una diverso numero di atomi o disposizione di ugual numero di atomi nell’aggruppamento molecolare delle varie modificazioni allotropiche. FERRO: Ferro alfa, fino a 768°C,struttura cristallina cubica, a corpo centrato, non magnetico; Ferro beta, da 768°C a 906°C,struttura cristallina cubica,a corpo centrato,magnetico,poco solubile con il carbonio,FERRITE: lega (Soluzione solida interstiziale) con il carbonio; Ferro gamma, da 906°C a 1401°C,struttura cubica, a facce centrate,presenta la massima solubiltà con il carbonio,la lega che si forma prende il nome di AUSTENITE; MARTENSITE,si ottiene per un brusco raffreddamento da temperature superiore all’austenite Ferro delta, da 1401°C a 1530°C,struttura cubica a corpo centrato,con il carbonio forma una lega detta SOLUZIONE SOLIDA DELTA. diamante grafite CARBONIO fullerene M.CALTABIANO

METALLI E LEGHE FUSIONE DEI METALLI: UNIVERSITA’ DI CATANIA Un metallo sotto somministrazione sufficiente di energia termica, cambia di STATO FISICO, passando da quello solido allo stato liquido. PUNTO DI FUSIONE: È quella temperatura necessaria per rompere i legami interatomici della struttura cristallina di un metallo. Avvenuta la suddetta rottura, grazie all’energia cinetica della temperatura di fusione,gli atomi potendosi muovere liberamente in ogni direzione,daranno luogo al passaggio dallo stato solido a quello liquido. Un metallo fonde sempre alla stessa temperatura detta PUNTO DI FUSIONE Una lega, essendo costituita da più metalli,fonde con INTERVALLO DI FUSIONE, il quale è dato dalla somma dei punti di fusione di ciascun metallo costituente la lega. In Odontoiatria i metalli allo stato puro sono scarsamente adoperati ad eccezione del Titanio negli impianti e dell’ Oro nelle otturazioni, in quanto le loro caratteristiche fisico-chimiche sono insufficienti per resistere agli agenti fisico-biochimici del cavo orale, per cui vengono usate le leghe. Hg: unico metallo liquido a temperatura ambiente M.CALTABIANO

SOLIDIFICAZIONE DEI METALLI (RAFFREDDAMENTO o CRISTALLIZZAZIONE): UNIVERSITA’ DI CATANIA METALLI E LEGHE SOLIDIFICAZIONE DEI METALLI (RAFFREDDAMENTO o CRISTALLIZZAZIONE): La formazione dei cristalli si ha durante il passaggio dei metalli dallo stato liquido a quello solido. La solidificazione si ottiene con la perdita dell’energia calorica (CALORE LATENTE DI SOLIDIFICAZIONE), Presente negli atomi in movimento, per cui gli atomi, vibrando ad eguale distanza con minore dispendio di energia, riformeranno la struttura cristallina del metallo o lega. AB = metallo fuso BB’ = fenomeno della soprafusione o sottoraffreddamento: in B si avrà la formazione dei primi cristalli con liberazione di calore, per cui la temperatura sale fino a raggiungere B’. B’C = temperatura di solidificazione: costante,perché si libera il calore latente di fusione ed tipica per ciascun metallo CD = raffreddamento fino alla temperatura ambiente M.CALTABIANO

UNIVERSITA’ DI CATANIA METALLI E LEGHE M.CALTABIANO