Materiales de Ingeniería I: Taller en Universidad de Córdoba | Monografías, Ensayos de Matemáticas

SegundoTaller–MaterialesdeIngenieríaI

UniversidaddeCórdoba



Reglaspara lapresentación deltaller: 1.Debe realizarsetotalmente amano. 2.Se tendráen cuentael ordeny presentacióndel trabajo.3. Es

obligatorioincluirlasreferenciasbibliográficasutilizadaseneltrabajo.Cadatextodebetenersureferenciacruzadayalfinalsedeberealizarellistado

delabibliografía.Ejemplodetextoconreferenciacruzada:

Elprocesodesoldaduraesun claroejemplodeloantesmencionado.Comoconsecuenciaalasaltastemperaturaquesealcanzanpararlograrla

unióndelosmateriales,secreanzonasafectasporelcalordenominadasZonasAfectadasTérmicamente‐ZAT,dondeelmaterialsufre unproceso

derecristalización ycrecimientode grano,generandocambiosmicroestructuralesypor ende,cambioen laspropiedadesmecánicasdelmaterial

(Callister,2010).

Bibliografía

Callister,W.D.(2010).IntroducciónalaCienciaeIngenieríadelosmateriales.Utad:EDITORIALREVERTÍ,S.A.

Cuestionario

1.Enmaterialescristalinos,definayrealicecomparacionesdelosconceptosordendecortoalcanceyordendelargoalcance.

2.¿Quéefectotieneelcarbonoenelhierropuro?

3.Quesonlossistemasdedeslizamiento?Paralasestructurascristalinascúbicacentradaen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,ye)Ejemplosdematerialesconestascaracterísticas.

4.Utilicelasiguienteecuaciónquedefinelaconcentracióndevacanciaspararesolverlosejercicios4.1y4.2.Discutalosresultadosteniendoen

cuentalosiguiente:Quevariableinfluyeconmayorpesoenelnúmerodevacancias?



𝐶𝑣  𝑁



𝑁



𝑒









𝑁



: 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑐𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠

𝑁



: 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑆𝑖𝑡𝑖𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑑 󰇛𝑉𝑎𝑐𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠  Á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠󰇜

4.1Calculela concentracióndevacanciasenelcobrea40°Cy a900°Csilaenergía deactivaciónaproximadaesde83600J/molyla

constantedelosgasesesde8,31J/mol°K.

4.2A400°C,lafraccióndesitiosreticularesvacantesdelaluminioes2,29x10

‐5

.Calculelafraccióna580°C.



5.ExpliqueyapliquelasreglasdeHume‐Rotheryparaformacióndesolucionessólidassustitucionales.

6.Quesucedecuandodoselementosnopresentansolubilidadsólidatotal?

7.Muestregráficamenteyexpliquelossitiosintersticialesoctaédricosytetraédricosenlasceldasunitariascúbicacentradaenelcuerpoycúbica

centradaenlascaras.

8.Muestregráficamente yexpliquelaleyde Schimd.¿Quésucedecuandoel planodedeslizamientoes perpendicularalesfuerzoaplicado?Nota:

Paradarsurespuesta,tengaencuentaelánguloentreladireccióndedeslizamientoylafuerzaaplicada.

9.Quesonmaterialesmonocristalinosypolicristalinos?¿Comoserelacionanestosmaterialesconlosconceptosisotropíayanisotropía?

10.Expliqueporquésoimportanteslasdislocacionesenlosmaterialesdeingeniería.

11.Expliquelosconceptosdesoluciónsólidaintersticialysoluciónsólidasustitucional.Suministreunejemploparacadaunodeellos.

12.Suministreyexpliqueunejemplorealdondeundefectocristalinomejorealgunapropiedaddeunmaterial.

13.Expliqueconunejemploelprocedimientomatemáticollamadointerpolación.

14.Elcoeficientede difusióndelO

2‐

enCr

esde4x10

‐19

m

/sa1200°Cyde6x10

‐15

m

/sa1800°C.Calcule: a)Laenergíadeactivacióny b)la

constanteD

.

15.Ciertosdispositivoscomolostransistoressefabricandopandosemiconductores.Tomandocomocoeficientededifusióndelfósforoensilicioes

8,5x10

‐14

m

/s,cuálseríalaconcentraciónsuperficialsieltiempodedifusiónes75minutosysequierequeaunaprofundidadde0,020mmsetenga

unaconcentracióndefósforode1x10

átomos/cm

.Supongaquelaobleadesilicioinicialmentenocontienefósforo.

16.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superficiedebemantenersea0,92%enpesodecarbono

yqueeltratamientosellevaraacaboaunatemperaturade1300°C.UtilicelosdatosdedifusióndeCenhierroCCCaentregadosacontinuación.



Vista previa parcial del texto

¡Descarga Materiales de Ingeniería I: Taller en Universidad de Córdoba y más Monografías, Ensayos en PDF de Matemáticas solo en Docsity!

Segundo Taller – Materiales de Ingeniería I Universidad de Córdoba

Reglas para la presentación del taller : 1. Debe realizarse totalmente a mano. 2. Se tendrá en cuenta el orden y presentación del trabajo. 3. Es obligatorio incluir las referencias bibliográficas utilizadas en el trabajo. Cada texto debe tener su referencia cruzada y al final se debe realizar el listado

de la bibliografía. Ejemplo de texto con referencia cruzada:

El proceso de soldadura es un claro ejemplo de lo antes mencionado. Como consecuencia a las altas temperatura que se alcanzan parar lograr la unión de los materiales, se crean zonas afectas por el calor denominadas Zonas Afectadas Térmicamente ‐ ZAT, donde el material sufre un proceso

de recristalización y crecimiento de grano, generando cambios microestructurales y por ende, cambio en las propiedades mecánicas del material (Callister, 2010).

Bibliografía

Callister, W. D. (2010). Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los materiales. Utad: EDITORIAL REVERTÍ, S.A.

Cuestionario

En materiales cristalinos, defina y realice comparaciones de los conceptos orden de corto alcance y orden de largo alcance.
¿Qué efecto tiene el carbono en el hierro puro?
Que son los sistemas de deslizamiento? Para las estructuras cristalinas cúbica centrada en 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, y e) Ejemplos de materiales con estas características.
Utilice la siguiente ecuación que define la concentración de vacancias para resolver los ejercicios 4.1 y 4.2. Discuta los resultados teniendo en cuenta lo siguiente: Que variable influye con mayor peso en el número de vacancias?

ொಷೇ ோ்

𝑁௏ : 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑐𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑁் : 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑆𝑖𝑡𝑖𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑑 ሺ𝑉𝑎𝑐𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 ൅ Á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠ሻ 4.1 Calcule la concentración de vacancias en el cobre a 40°C y a 900°C si la energía de activación aproximada es de 83600J/mol y la constante de los gases es de 8,31 J/mol°K. 4.2 A 400°C, la fracción de sitios reticulares vacantes del aluminio es 2,29x10 ‐5^. Calcule la fracción a 580°C.

Explique y aplique las reglas de Hume‐Rothery para formación de soluciones sólidas sustitucionales.
Que sucede cuando dos elementos no presentan solubilidad sólida total?
Muestre gráficamente y explique los sitios intersticiales octaédricos y tetraédricos en las celdas unitarias cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras.
Muestre gráficamente y explique la ley de Schimd. ¿Qué sucede cuando el plano de deslizamiento es perpendicular al esfuerzo aplicado? Nota: Para dar su respuesta, tenga en cuenta el ángulo entre la dirección de deslizamiento y la fuerza aplicada.
Que son materiales monocristalinos y policristalinos? ¿Como se relacionan estos materiales con los conceptos isotropía y anisotropía?
Explique por qué so importantes las dislocaciones en los materiales de ingeniería.
Explique los conceptos de solución sólida intersticial y solución sólida sustitucional. Suministre un ejemplo para cada uno de ellos.
Suministre y explique un ejemplo real donde un defecto cristalino mejore alguna propiedad de un material.
Explique con un ejemplo el procedimiento matemático llamado interpolación.
El coeficiente de difusión del O 2‐^ en Cr 2 O 3 es de 4 x 10 ‐19^ m 2 /s a 1200°C y de 6 x 10 ‐15^ m 2 /s a 1800°C. Calcule: a) La energía de activación y b) la constante D 0.
Ciertos dispositivos como los transistores se fabrican dopando semiconductores. Tomando como coeficiente de difusión del fósforo en silicio es 8,5 x10‐14^ m^2 /s, cuál sería la concentración superficial si el tiempo de difusión es 75 minutos y se quiere que a una profundidad de 0,020 mm se tenga una concentración de fósforo de 1x10 18 átomos/cm 3. Suponga 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 superficie debe mantenerse a 0,92 % en peso de carbono y que el tratamiento se llevara a cabo a una temperatura de 1300°C. Utilice los datos de difusión de C en hierro CCCa entregados a continuación.

Materiales de Ingeniería I: Taller en Universidad de Córdoba, Monografías, Ensayos de Matemáticas

Documentos relacionados

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Materiales de Ingeniería I: Taller en Universidad de Córdoba y más Monografías, Ensayos en PDF de Matemáticas solo en Docsity!