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UNIVERSIDAD DON BOSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA
GUIA DE DISCUSIÓN DE PROBLEMAS Nº 3
"IRREGULARIDADES DEL ARREGLO ATOMICO"
I-
SECCIÓN DE PREGUNTAS
1. - Explicar porqué se dan los cambios polimórficos. Además mencionar ejemplos de
materiales metálicos, cerámicos y polímeros en que se presente este fenómeno.
2. - Explicar la diferencia entre polimorfismo y alotropía. Cite ejemplos de cada uno.
3. - ¿Tienen los cambios polimórficos consecuencias en el comportamiento del
material?
5. - Explicar el término "Anisotropía".
6. - ¿Qué tan frecuente es el comportamiento anisotrópico? Citar ejemplos.
7. - Expresar el significado del término "textura" y materiales que experimenten tal
fenómeno, así como las consecuencias en el comportamiento del material.
8. - ¿Porqué existen imperfecciones en los materiales? Citar las imperfecciones
estudiadas.
9. - ¿Es dañina la existencia de irregularidades en los materiales cristalinos? ; Cuáles
son las imperfecciones cristalinas más importantes?
10. - ¿Qué tipos de irregularidades puntuales existen en los metales?
11. - ¿Cuáles fenómenos se producen debido a la existencia de irregularidades puntuales
en los cristales?
12. - Citar los tipos de irregularidades lineales que se presentan en los cristales.
13. - ¿Qué efecto tienen las irregularidades lineales sobre las propiedades mecánicas y
el comportamiento de los materiales?
14. - Mencionar las irregularidades superficiales que se dan en los materiales y su
efecto sobre el comportamiento del mismo.
15. - Nombrar las irregularidades volumétricas que se dan en los materiales y su efecto
sobre el comportamiento de estos
16. - Al aumentar la temperatura ¿aumenta, disminuye o no cambia:
a) El número de vacancias
b) La movilidad de los átomos
c) La vibración de los átomos?
17. - ¿Qué es lo que sucede con la resistencia mecánica de los materiales al:
a) disminuir el tamaño del cristal (grano) ?
b) Aumentar o cambiar la forma de las irregularidades volumétricas?
c) Aumentar el número de dislocaciones?
d) Disminuir el número de impurezas intersticiales?
18. - ¿Cuál de estas redes puede contener mas átomos en sitios intersticiales (disueltos),
la BCC o la FCC?
19. - Los átomos sustitucionales son más grandes o más pequeños que los solventes?
20. - ¿Cuántos sitios intersticiales tetraédricos existen en una celda unitaria BCC?,
¿y cuántos sitios octaédricos?
21. - ¿Cuántos intersticios tetraédricos y cuantos octaédricos existen en una celda
unitaria FCC?
22. - ¿Cuántos intersticios octaédricos y cuantos tetraédricos existen en una celda
unitaria HCP?
23.- ¿Tienen dislocaciones los materiales poliméricos y cerámicos?
24.- Las barbas (bigotes) de gato, son fibras muy delgadas (filamentos) que tienen una
resistencia mecánica cercana a la resistencia teórica (unas mil veces mayor que el
material con dimensiones comunes) Explique por qué .
25.- Mencione una utilidad que podrían tener las porosidades en un material de
ingeniería.
26.- ¿Hay una cantidad ideal de dislocaciones en un material? Explique
II-
SECCION DE PROBLEMAS.
1. - Calcular la cantidad de vacantes de equilibrio que se presentarán en el cobre a los
300°C y a 1085°C. La energía de activación para la formación de vacancias en este
metal es de aproximadamente 2 E+4 cal/mol de vacantes. ¿En cuántas veces se
incrementa el numero de vacancias al incrementarse la temperatura de 300 a
1085°C?
R/ 1 vacante por cada 3.8 E+7 átomos a 300°C.
2. - Construir el gráfico % vacancias versus temperatura para el cobre, hasta 50C antes
de la temperatura de fusión. Recomendación: Hacerlo en escala semilogarítmica
con el % de vacancias en la escala logarítmica.
3. - Se agregan átomos sustitucionales de Ni a una red de Cu hasta que la aleación final
de estructura FCC, tiene un parámetro de red de 3.5806 A y una densidad de 8.9478
g/cm3. Calcular la fracción total de átomos que son átomos de níquel. R/ 0.35
4. - El platino puro, FCC, tiene una densidad de 21.45 g/cm3 y un parámetro de red de
3.9231 A. En promedio, ¿Qué porcentaje de los puntos de la red contienen
vacantes? R/ 0.0875%.
5. - a)Calcular la concentración de vacantes en equilibrio por metro cúbico en aluminio
puro a 5000C. Suponer que la energía de formación de una vacante en aluminio puro
es de 0.76 eV. b)¿Cuál es la fracción de vacantes a 6000C.
R/ a) 6.71 E+23 vacantes/m3 b) 7.87 E -5
6. - a) Calcular la concentración de vacancias (en equilibrio) por metro cúbico en la
plata pura a 7000C. Suponer que la energía de formación de vacancias en la plata
pura es de 1.10 eV. b) Cuál es la fracción de vacancias a 9000C?
a) 6.71 E+23 vacantes/m3; b) 1.89 E-5.
7. - Suponer que uno de cada 750 átomos no se encuentra en la red del cromo BCC, el
cual tiene un parámetro de red de 2.8844 A. Calcular la densidad del cromo en estas
condiciones. R/ 7.188 g/cm3.
8. - Calcular la concentración de vacancias por metro cúbico en el platino puro a 15000C
Suponer que la energía de formación de vacancias en el platino puro es de 1.40 eV.
9. - La concentración de vacancias en el oro a 250C es de 1.5 E+6 vacancias/cm3.
Determinar la energía de activación en eV de la formación de vacancias en este
material.. R/ Es = 1.0 eV.
10. - La solubilidad de los átomos sustitutivos de impurezas también de puede expresar
con la ecuación:
n/N = e-E/KT
Si la energía asociada con la introducción de cada átomo de impureza (n) dentro de
la sustancia cristalina es de 1.25 eV. Determinar la temperatura para la cual la
composición de equilibro sería 0.05 % atómico de impurezas. R/ 16390C.
11. - Se puede determinar la concentración de defectos en los materiales iónicos por la
formula :
n/N = e- g/2KT
donde g es la energía de formación de defectos cristalinos puntuales. Si g para
los defectos Frenkel en el bromuro de plata (AgBr) es de 2eV, determinar la
concentración en equilibrio de defectos a 10000 C.
12. – La densidad de una muestra de berilio HCP es de 1. 844 g/cm3 y los parámetros de
red son: a = 0.222858 nm y c = 0.35842 nm. Calcular: la fracción de vacancias de
la red y el numero total de vacantes en un centímetro cúbico de material.
13. – Una aleación de niobio se produce al introducir átomos sustitucionales de
tungsteno en la estructura BCC, Finalmente se produce una aleación con un
parámetro de red de 0.32554 nm y una densidad de 11.95 g/cm3. Calcular la
fracción de átomos de tungsteno en la aleación.
14. – La densidad del aluminio puro, calculado a partir de datos cristalográficos, es de
2.69955 g/cm3 a) Explicar el procedimiento para obtener una aleación de aluminio
de 2.6450 g/cm3 , incluyendo los cálculos respectivos. b) Explicar el
procedimiento para obtener una aleación de aluminio de 2.7450 g/cm3 ,
incluyendo los cálculos respectivos.