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CUESTIONARIO
- En materiales cristalinos, defina y realice comparaciones de los conceptos orden de corto alcance y orden de largo alcance Orden de corto alcance Es el arreglo espacial de los átomos o moléculas que se extiende sólo a los vecinos más cercanos de éstos. A estas estructuras se les denomina estructuras no cristalinas. En el caso del agua en fase vapor, cada molécula tiene un orden de corto alcance debido a los enlaces covalentes entre los átomos de hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, las moléculas de agua no tienen una organización especial entre sí. Ejemplo: agua en estado vapor, vidrios cerámicos (sílice), polímeros Vapor de agua. Orden de largo alcance El arreglo atómico de largo alcance abarca escalas de longitud mucho mayores de 100 nanómetros. Los átomos o los iones en estos materiales forman un patrón regular y repetitivo, semejante a una red en tres dimensiones. Entonces tenemos que el orden de corto alcance como su nombre lo dice es el arreglo que s extiende a los vecinos más cercano mientras que el orden de largo alcance abarca longitudes más grandes. En el orden de corto alcance sus arreglos se les denomina estructuras no cristalinas. Las moléculas no tienen una organización especial entre sí. Mientras que Los átomos en estos materiales con orden de largo alcance forman un patrón regular y repetitivo, semejante a una red en tres dimensiones. Reyvic Yamarte,( 2012). Vapor de agua Grafeno (compuesto de carbono densamente empaquetados)
- ¿Qué efecto tiene el carbono en el hierro puro? Si se añade carbono al hierro, aumenta su grado de ductilidad y sus átomos podrían situarse simplemente en los lugares más pequeños de la red cristalina de este último. Sin embargo, en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe 3 C), es decir, un compuesto químico llamado cementita, de modo que los aceros aleados al carbono están formados realmente por ferrita y cementita. Curso de Fundamentos de Ciencia de Materiales, UPV (2011).
- Que son los sistemas de deslizamiento? Para las estructuras cristalinas cúbica centrada e n las caras y cúbica centrada en el cuerpo suministre lo siguiente: a) Planos de deslizamiento b) Dirección de deslizamiento c) Número de sistemas de deslizamiento d) Ilustración gráfica del plano de deslizamiento y la dirección de deslizamiento e) Ejemplos de materiales con estas características. SOL: ¿Que son los sistemas de deslizamiento? En ciencia de materiales el deslizamiento es el proceso por el cual se produce deformación plástica por el movimiento de dislocaciones. Debido a una fuerza externa, partes de la red cristalina se deslizan respecto a otras, resultando en un cambio en la geometría del material. Dependiendo del tipo de red, diferentes sistemas de deslizamiento están presentes en el material. Más específicamente, el deslizamiento ocurre entre los planos que tienen el menor vector de Burgers, con una gran densidad atómica y separación interplanar. Ejemplo: Modelo esquemático del mecanismo de deslizamiento
d) Ilustración gráfica del plano de deslizamiento y la dirección de deslizamiento. e) Ejemplos de materiales con estas características. Los metales elementales que se encuentran en la estructura BCC incluyen al litio, sodio, potasio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, rubidio, niobio, molibdeno, cesio, bar io, tantalio, tungsteno, radio y europio. Van Vliet, Krystyn J. (2006), Callister, William D., Jr. (2007).
- Explique y aplique las reglas de HumeRothery para formación de soluciones sólidas susti tucionales. Las reglas de HumeRothery Similar radio atómico (menos del 15 % de diferencia, para tener solubilidad total): Cuanto más similares sean, menor distorsión de red y por tanto mayor solubilidad. Igual estructura cristalina. Similar electronegatividad: Los metales deben tener poca afinidad electroquímica para formar solución sólida. En caso de tener gran afinidad electroquímica se pierde el carácter metálico y se refuerza el carácter iónico o covalente en la aleación. Misma valencia: Si el soluto aporta más electrones a la nube electrónica que el disolvente, se favorece la solubilidad. -Vector burgers
EJEMPLO: Teniendo a la mano los siguientes datos: rCu: 0.128 nm, fcc, electronegatividad 1.8, + rNi: 0.125 nm, fcc, electronegatividad 1.8, + ¿Esperaría a que el cobre y el níquel formen aleaciones sin limitaciones? Nuevamente, repetimos el cálculo anterior dado que es el único parámetro donde muestran diferencias. Asumimos que el cobre es el solvente y que el níquel es el soluto: %diferencia = (rsoluto – rsolvente) / (rsolvente) x 100% = (0.125 – 0.128) / (0.128) x 100% = 2.34% Este valor está por debajo del 15%. Por lo tanto, no es de extrañar que ambos metales se aleen sin muchas dificultades. C. Barry Carter & M. Grant Norton. (2007). Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008).
- Que sucede cuando dos elementos no presentan solubilidad sólida total? Cuando dos elementos no presentan solubilidad sólida total entonces por regla general no se pueden formar soluciones sólidas, y también tienen mayor distorsión de red.
“CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES”. Prof. José Antonio Pero-Sanz Elorz
- Muestre gráficamente y explique la ley de Schimd. ¿Qué sucede cuando el plano de desliz amiento es perpendicular al esfuerzo aplicado? Nota: Para dar su respuesta, tenga en cuenta el ángulo entre la dirección de deslizamiento y la fue rza aplicada.
- Que son materiales monocristalinos y policristalinos? ¿Como se relacionan estos material es con los conceptos isotropía y anisotropía? Un material es anisótropo cuando sus propiedades dependen de la orientación según la cual se hace la medición de ellas. Así, los monocristales son esencialmente anisótropos.
Un material es isótropo cuando sus propiedades no dependen de la dirección según la cual ellas son medidas. Es decir, cuando una propiedad tiene el mismo valor independiente de la dirección según la cual se hace la medida. Los materiales amorfos (o no cristalinos) son estrictamente isótropos. Ello se debe a que no presentan direcciones que difieran entre sí en su tipo de orden atómico lineal, por no haber orden cristalino.
- Explique por qué so importantes las dislocaciones en los materiales de ingeniería. Las dislocaciones suceden con mayor probabilidad en las direcciones compactas de un cristal y son sumamente importantes para explicar el comportamiento elástico de los metales, así como su maleabilidad, puesto que la deformación plástica puede ocurrir por desplazamiento de dislocaciones.
- Explique los conceptos de solución sólida intersticial y solución sólida sustitucional. Su ministre un ejemplo para cada uno de ellos. Existen 2 tipos de soluciones sólidas: Sustitucional: El átomo o ion del soluto, ocupa el lugar de los átomos o iones del solvente Intersticial: El átomo o ion del soluto se coloca en el intersticio de la celda unitaria del solvente.
- Suministre y explique un ejemplo real donde un defecto cristalino mejore alguna propi edad de un material. El defecto Schottky es típico de los materiales cerámicos, pues es un defecto que aparece para mantener la electroneutralidad del material. Se generan vacantes de iones de signo contrario para anularse de forma estequiométrica; con el fin de mantener una carga total neutra. Cada vacante es un defecto de Schottky por separado. Es nombrado en reconocimiento del físico alemán de origen suizo Walter H. Schottky (1886- 1976).
- Explique con un ejemplo el procedimiento matemático llamado interpolación Uno de los métodos de interpolación más sencillos es el lineal. En general, en la interpolación lineal se utilizan dos puntos, ( xa , ya ) y ( xb , yb ), para obtener un tercer punto interpolado ( x , y ) a partir de la siguiente fórmula:
El error porcentual en este caso es ≈ 1.3 %. Comparando con la cota de error del ejemplo 1, el nuevo valor es más preciso, pues el intervalo elegido para interpolar es menor.
- El coeficiente de difusión del O2‐ en Cr2O3 es de 4 x 10‐19 m2/s a 1200°C y de 6 x 10‐ m2/s a 1800°C. Calcule: a) La energía de activación b) la constante Do.
- Ciertos dispositivos como los transistores se fabrican dopando semiconductores. Tomando como coeficiente de difusión del fósforo en silicio es 8,5 x10-14 m2/s, cuál sería la concentración superficial si el tiempo de difusión es 75 minutos y se quiere que a una profu ndidad de 0,020 mm se tenga una concentración de fósforo de 1x1018 átomos/cm3. Supong a que la oblea de silicio inicialmente no contiene fósforo.
- Determine el tiempo de cementación necesario para alcanzar una concentración de 0,40 %de carbono en peso a 3.0 mm en un acero que originalmente contiene 0,18 % de carbono en peso. Considere que la concentración en la su perficie debe mantenerse a 0,92 % en peso de carbono y que el tratamiento se llevara a cab o a una temperatura de 1300°C. Utilice los datos de difusión de C en hierro CCCa entregad os a continuación. BIBLIOGRAFIA Reyvic Yamarte, Julián Carneiro- tomo y estructura cristalina, (2012). Curso de Fundamentos de Ciencia de Materiales, Universidad Politécnica de Valencia (2011). Van Vliet, Krystyn J. (2006); "3.032 Mechanical Behavior of Materials"Callister, William D., Jr. (2007); "Materials Science and Engineering: An Introduction.
C. Barry Carter & M. Grant Norton. (2007). Ceramic Materials Science and Engineering. Springer. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning. Pp. 110 – 114 “CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES”. Prof. José Antonio Pero-Sanz Elorz
