FUNDAMENTOS DE PROCESOS

TALLE 1 PROCESOS

1. Indique las 5 categorías en que se clasifican los materiales de ingeniería.

R// Las categorías son:

Materiales metálicos.

Cerámicos.

Polímeros.

Compuestos.

Semiconductores

ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES EN ESTADO SÓLIDO

2. Cómo se clasifican los materiales según los tipos de enlace? Cuáles son las características de cada tipo de enlace y qué propiedades físicas determinan en los materiales?

R// Se clasifican en:

Iónicos: Tienen una distribución regular de iones positivos y negativos, son pobres conductores de calor y electricidad, frágiles y tienen altos puntos de fusión.

Covalentes: Sus átomos están unidos por enlaces direccionales duros, transparentes y pobres conductores.

Metálicos: formados por elementos con energía de ionización baja, y con pocos electrones enlazados débilmente en sus capas exteriores, tienen alta resistencia y utilidad y son buenos conductores.

Materiales de Van der Waals: presentan gran polaridad, blandos, poco resistentes, y puntos de fusión bajos

3. Cuáles son las dos estructuras fundamentales que presentan los sólidos?

R// Las 2 estructuras son:

Cristalinos.

No cristalinos (amorfos).

4. Cuales son las tres estructuras cristalinas mas comunes entre los metales? De 2 ejemplos para cada una.

R// Las 3 estructuras más comunes son:

Cúbica centrada en el cuerpo (BCC): Como ejemplo de este tenemos el hierro a temperatura normal y cromo.

Cúbica centrada en cara (FCC): Ejemplo: aluminio y cobre.

Hexagonal compacta (HCP): Ejemplo: Magnesio y titanio.

5. Clasifique las diferentes imperfecciones que puede presentar un cristal.

R// las diferentes imperfecciones se clasifican en:

Defectos puntuales.

Defectos lineales.

Defectos superficiales.

6. Cuáles son los 2 mecanismos de deformación plástica? Cómo influyen las dislocaciones en los mecanismos de deformación plástica?

R// Los mecanismos de deformación plástica son:

Deslizamiento.

Maclaje.

Las dislocaciones representan una situación favorable o desfavorable, debido a ellas el material es más dúctil y cede más fácilmente a la deformación plástica (conformado) durante la manufactura; no obstante, desde el punto de vista de diseño, el metal no es tan resistente como pudiera ser en ausencia de dislocaciones.

7. En qué consiste el defecto superficial llamado límite de grano? Cómo afecta el tamaño de grano las propiedades mecánicas de un metal?

R//El límite de grano consiste en una zona de transición, de unos pocos átomos de grueso quizá, en la cual los átomos no se alinean con ninguno de los 2 granos.

El tamaño de los granos es importante para los metales porque afecta sus propiedades mecánicas. Un metal con granos pequeños es preferible, desde el punto de vista del diseño, porque representa mayor resistencia y dureza.

8. Cuales son las dos principales diferencias entre los sólidos cristalinos y los amorfos? Explique.

R// Las dos principales diferencias entre los sólidos cristalinos y los amorfos son:

La estructura cristalina es regular, repetitiva y más densa; mientras que la no cristalina es menos compacta y con arreglo aleatorio, esto se debe a que hay una ausencia de largo alcance en la estructura molecular del material no cristalino.

Diferencias en las características de fusión y de expansión térmica. Cuando un metal se solidifica a partir de su estado de fusión, los átomos se organizan en una estructura regular, recurrente y cristalina. Cuando los materiales amorfos se encuentran a temperaturas bajas no alcanzan esa estructura repetitiva y compacta, sino la misma estructura aleatoria que la de su estado líquido, por consiguiente no existe un cambio volumétrico brusco cuando el líquido se transforma en sólido.

DIAGRAMAS DE FASE

9. Qué es un diagrama de fase binario? Haga la gráfica de (a) un diagrama de fase binario con solución sólida completa.

R// Un diagrama de fase binario es un diagrama de temperatura- composición en los que la presión permanecen constante (1 atm generalmente). Solución solida completa quiere decir que los dos componentes son solubles entre sí sean sólidos o líquidos.

10. Para que sirve y como se define la llamada regla de la palanca. Construya un ejemplo.

R// La regla de la palanca es una herramienta para determinar el porcentaje en peso de cada fase en un diagrama de fases sin importar el número de fases, se usa para determinar el porcentaje en peso de las fases liquida y solido de un sistema composición-temperatura entre líquido y sólido.

Ejemplo.

Una aleación de cobre - níquel contiene 47% en peso de Cu y 53% de Ni y está a 1.300 °C. Utilizando la siguiente figura responder lo siguiente:

¿Qué porcentaje en peso de la aleación es líquida, y qué porcentaje es sólida?

Para el níquel

w_o=porcentaje en peso del elemento en el sistema

w_1=porcentaje en peso del elemento en liquido

w_s=porcentaje en peso del elemento en solido

w_o=53% w_1=45%

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