La ecuación de Avrami es un modelo que intenta describir cómo se produce la cristalización dentro de una transición de fase sólida. Es ampliamente utilizado en la ciencia de los materiales y posiblemente también en la física del estado sólido.
La mayoría de la gente piensa que los sólidos son simplemente sólidos, y eso es todo. Los sólidos tienen algunas estructuras cristalinas muy específicas que pueden cambiar según las condiciones termodinámicas (temperatura, presión, composición, etc.). Toma agua por ejemplo. Si lo mantiene a 0 ° C y a la presión atmosférica, tendrá Ice Ih, que tiene una estructura de cristal hexagonal. Si sigue reduciendo aún más la temperatura, se convertirá en un Ice Ic metaestable que tiene una estructura de cristal cúbico. Sigue enfriándolo y alrededor de -200C tendrás Ice XI que tiene una estructura ortorrómbica. Todas esas transiciones de Ih a Ic a XI suceden a temperatura constante al igual que las transiciones de fase a las que estamos acostumbrados. Por ejemplo, la transición de Ic a XI ocurre así: de repente aparece un cristal ortorrómbico y luego se propaga a todo el sólido hasta que todo el sólido es ortorrómbico. La ecuación de Avrami describe cómo ocurre el proceso, es decir, cómo se propaga la nucleación.
Diagrama de fase del agua.
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Este proceso es extremadamente importante para la metalurgia. Al igual que el agua, los metales también tienen transiciones de fase sólida. Uno de los más estudiados es el acero al carbono. Las tres estructuras cristalinas principales del acero al carbono son austenita, ferrita y cementita (también hay otras fases metaestables como la martensita, la baunita, pero no hablemos de ellas). Esas fases también tienen propiedades muy diferentes, únicamente debido a su estructura cristalina. La austenita, por ejemplo, no es magnética, mientras que la ferrita es.
Diagrama de fase de acero al carbono.
El carbono también es otro sólido común que a menudo se usa en dos fases: grafito y diamante, ambos sólidos. El grafito se convierte en diamante bajo presiones muy altas. El diamante es inestable en condiciones atmosféricas, y todos los anillos de diamantes que no están enterrados millas debajo de la tierra se están convirtiendo en grafito. La transformación de diamante a grafito también puede ser modelada por la ecuación de Avrami.
Diamante (izquierda) y estructuras de cristal de grafito (derecha).
