Origen De La Ciencia

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA

FACULTAD DE INGENIERÍA MOCHIS

POSGRADO EN CIENCIAS DE INGENIERÍA

Introducción a la Ciencia de Materiales

Tarea #8

Diagrama de Fases

Reacciones de Fases

Diagrama hierro-carbono

Metales

Cerámicos

Polímeros

Corrosión

Maestra: Dra. Rosa Elba Núñez Jaquez

Alumna: Ing. Yannely Carvajal Campos

Los Mochis, Sin. A 14 de Diciembre de 2014

1. Diagrama de Fases

 Objetivo Especifico

Estudiar los aspectos básicos de lo diagramas de fases.

Desarrollo

Una fase puede definirse como cualquier porción, incluyendo el total, de un sistema el cual es físicamente homogéneo, dentro de sí mismo y delimitado por una especie que lo separa de cualquier otra porción.

Una fase tiene las siguientes características. [1]

1. Misma estructura o arreglo atómico a lo largo de ella.

2. Casi la misma composición y propiedades a lo largo de ella.

3. Una interfaz definida entre la fase y cualesquier fase adjunta.

Un diagrama de fase es un mapa que muestra cual fase es la más estable a diferentes presiones y temperaturas. El diagrama de fase para el agua representada en la figura 1.1 es un ejemplo de diagrama de fase para una única sustancia y se conocen como diagrama de fase de un componente. Cualquier punto de la región marcada como “solida” corresponde a condiciones para las cuales la fase solida de la sustancia es la más estable y de manera similar para las regiones indicadas como “liquida” y “vapor”. El azufre tiene dos fases solidas, figura 1.2, rómbica y monoclínica. Muchas sustancias tienen varias fases solidas; incluso el agua forma al menos diez tipos de hielo, según como las moléculas de H2O encajan entre sí pero solo una de ellas es estable a presiones ordinarias.

Las líneas que separan las regiones en un diagrama de fase se denominan límites de fase. En cualquier punto sobre un límite entre dos regiones, las dos fases colindantes coexisten en equilibrio dinámico. [2]

Figura 1.1 Diagrama de fases del agua (no a escala). Las líneas azules solidas definen los límites de las regiones de presión y temperatura a las cuales cada fase es más estable. El punto disminuye con el aumento de presión.

El punto triple es el punto en el cual se encuentran los límites de las tres fases.

Figura 1.2 Diagrama de fase para el azufre. Hay dos fases solidas y tres puntos triples. La escala de presión, que es logarítmica, cubre un amplísimo espectro rango de valores. Un punto triple es un punto donde se encuentran los límites de tres fases.

Los diagramas de fases se utilizan ampliamente porque en ellos es más fácil entender el comportamiento de un sistema en equilibrio. Pero además, esos diagramas también se utilizan para representar procesos y realizar balances de materia. La representación de una mezcla en un diagrama permite determinar fácilmente si esta se encuentre en equilibrio de fases o no, y en caso de ser afirmativo, cuáles son sus fases en equilibrio, las composiciones de esas fases y las cantidades relativas de cada una de ellas. Sin embargo los diagramas de fases, o las representaciones graficas, tienen también varias limitaciones: así, por ejemplo, la representación de sistemas de más de tres componentes son siempre parciales, y por lo tanto es posible tomar decisiones incorrectas por que la información utilizada es incompleta.[3]

Reglas de las fases de Gibbs

La construcción de los diagramas de fases y las condiciones del equilibrio de fases están regidas por las leyes termodinámicas. Una de estas leyes es la regla de las fases de Gibbs. Esta regla indica el número de fases que coexisten en equilibrio y se expresa mediante la ecuación P + F= C + N.

Donde P es el número de fases presentes. El parámetro F es el número de grados de libertad o el número de variables contraladas externamente (ej., temperatura, presión, composición) que se debe especificar para definir completamente el estado del sistema. En otros términos, F es el número de variables que se pueden cambiar independientemente sin alterar el número de fases que coexiste en el equilibrio. El parámetro C representa el número de componentes del sistema. Normalmente los componentes son elementos compuestos estables y, en los diagramas de fases, son los materiales de los compuestos estables y, en los diagramas de fases, son los materiales de los dos extremos del eje horizontal de la composición. Finalmente el parámetro N es el número de variables no composicionales (ej., temperatura y presión). [4]

Diagrama de fases isomorfos

Un diagrama de fases muestra las fases y sus composiciones a cualquier combinación de temperatura y composición de la aleación. Cuando solo se presentan dos elementos o dos compuestos en un material, se puede trazar un diagrama de fases binario. Los diagramas de fases isomorfos se encuentran en varios sistemas metálicos y cerámicos. En los sistemas isomorfos, los cuales incluyen los sistemas de cobre-níquel y de NiO-MgO (Figuras 1.3 y 1.4) solo se forma una fase solida; los dos componentes en el sistema muestran solubilidad solida completa.

Figura 1.3 Figura 1.4

El diagrama para el CaO•SiO2 y el SrO•SiO2 (Figuras 1.5) podría graficarse como un diagrama de fases ternario. Un diagrama de fases ternario es para sistemas que consisten en tres componentes se encuentran con frecuencia en sistemas cerámicos y metálicos. Aquí, se representa como un diagrama de fases seudobinario. En estos diagramas se representan los equilibrios entre tres o más componentes utilizando dos compuestos.

Figura 1.5

Diagrama de fases eutécticas

Los sistemas plomo- estaño (Pb- Sn) solo contienen una reacción eutéctica simple (Figura 1.6). Este sistema de aleaciones es la base para las aleaciones más comunes utilizadas

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