Corrosion

1. Defina: Materiales, celda unitaria, propiedades, red cristalina, orden de corto alcance.

2. Indica cuatro diferencias entre los materiales cerámicos y poliméricos.

3. Describe uno de los ensayos utilizado para el estudio de las propiedades mecánicas. (Refleja su método, la propiedad en estudio).

4. Diga si existe competencias al seleccionar un material. Justifica tu respuesta.

5. Explica la relación entre estructura-propiedades-procesamiento de un material.

6. ¿Indica cuatro factores a tomar en cuenta al seleccionar un material? Justifica tu respuesta.

7. ¿Cuáles son las tres estructuras cristalinas más comunes de los metales? Ilústralas y explíquela brevemente.

8. Describe tres de las características que definen a una celda unitaria.

9. Diseña un material a partir del cual se pueda producir una taza de café. ¿Qué propiedad en particular hará que ese material sea el adecuado?

10. ¿Qué propiedades debe tener la cabeza del martillo de carpintero?

11. Dada la siguiente tabla describa la caracterización de los materiales que se mencionan a continuación:

MATERIAL ESTRUCTURA PROPIEDAD FISICA PROPIEDAD MECANICA APLICACIONES

METALES

CERAMICOS

POLIMEROS

COMPUESTOS

12. En cuanto a solubilidad se refiere explique:

a. Soluto y solvente.

b. Factores de que depende la solubilidad.

c. Tipos de solubilidad: Limitada e Ilimitada.

13. Explique la regla de las Fases de Gibbs.

14. En cuanto a la Solidificación, explique:

a. Fases o etapas del proceso de solidificación.

b. Nucleación y crecimiento: Diferencias.

c. Tipos de Nucleación.

d. Solidificación en materiales puros.

e. Solidificación en soluciones sólidas. Estructuras químicas.

f. Tiempo de Solidificación. Influencia o importancia

15. En cuanto a los Diagrama de fases, explique:

a. Tipos de diagramas: diagramas de fases isomorfos, de fase eutéctica. Composición de cada fase.

b. Regla de la palanca.

c. Diagramas de equilibrio: estructuras internas. Reacciones Invariantes

Desarrollo.

1. Defina: Materiales, celda unitaria, propiedades, red cristalina, orden de corto alcance.

Materiales: Cuando se utiliza el término material en plural, es decir, materiales, se está haciendo referencia por lo general al conjunto de elementos que son necesarios para actividades o tareas específicas. La noción de materiales puede aplicarse a diferentes situaciones y espacios, pero siempre girará en torno a varios elementos que son importantes y útiles para desempeñar determinada acción, además de que son también objetos que deben ser utilizados de manera conjunta.

Celda unitaria: Se define como celda unitaria, la porción más simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslación reproduce todo el cristal. Todos los materiales cristalinos adoptan una distribución regular de átomos o iones en el espacio.

Se trata de un arreglo espacial de átomos que se repite en el espacio tridimensional definiendo la estructura del cristal. Se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del sistema de coordenadas de la celda.

Propiedades de los materiales: Se definen como un conjunto de características diferentes para cada cuerpo o grupo de cuerpos, que ponen de manifiesto cualidades intrínsecas de los mismos o su forma de responder a determinados agentes exteriores.

Red cristalina: Son ordenamientos regulares en forma geométrica de los átomos, moléculas o iones de una sustancia en una estructura cristalina interna que se va repitiendo de forma indefinida hasta ser visible en el exterior.

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 como estructuras no cristalinas.

2. Indica cuatro diferencias entre los materiales cerámicos y poliméricos.

Materiales cerámicos:

 Resistencia a las altas temperaturas, por lo que son buenos aislantes del fuego.

 Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes atmosféricos.

 Alta resistencia a casi todos los agentes químicos.

 Gran poder de aislamiento térmico y, también, eléctrico.

Materiales polímeros:

 Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.

 Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.

 Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).

 No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes.

3. Describe uno de los ensayos utilizado para el estudio de las propiedades mecánicas. (Refleja su método, la propiedad en estudio).

Ensayo de tracción: La primera experiencia que se realizó durante el Laboratorio No. 1 de Ciencias de los Materiales, fue el Ensayo de Tracción (ISO 7500 e ISO 6892). El objetivo de este ensayo destructivo (debido a que se modifica la estructura química o física del material a ensayar) es determinar algunas propiedades mecánicas como la ductilidad, elasticidad, resistencia, rigidez, resiliencia, entre otras.

Durante esta experiencia, primeramente se colocó una Probeta Metálica con medidas iníciales de 50mm de longitud, 12mm de ancho y 3mm de espesor en la Máquina Universal de Ensayos Marca Lloyd, Modelo EZ-20, la cual tiene dos mordazas que sujetan la muestra por ambos extremos y le aplican una fuerza opuesta seleccionable hasta que se produzca una fractura. El ensayo duró aproximadamente 20 min. Dentro de los primeros 10min se pudo observar una pequeña fisura en el extremo sujetado por la mordaza: la presión que ejercía sobre la probeta causo su debilitación haciéndola cada vez más delgada en este punto (fenómeno llamado Estricción) y en los 10min restantes, se fracturó. Todos estos cambios en la morfología de la muestra fueron registrados por la máquina y mostrados a través del Diagrama Esfuerzo-Deformación que se indica más adelante. Las medidas finales de la Probeta fueron 59.3mm de longitud, 10.1mm de ancho y 1.3mm de espesor.

Ejemplo para la probeta ensayada imprima una curva esfuerzo-deformación y determine las propiedades mecánicas correspondientes al rango elástico y al rango plástico.

Para el Rango Elástico se determinan las siguientes propiedades:

 La Resistencia Elástica, es la capacidad máxima del material para soportar cargas sin producir una deformación plástica al retirarse la carga. A continuación los cálculos para la probeta ensayada.

 La Rigidez, es la propiedad de un material determinado por la cantidad de deformación en el rango elástico; a mayor deformación menor Rigidez.

4. Diga si existe competencias al seleccionar un material. Justifica tu respuesta.

Existen diversos aspectos que influyen al momento de elegir u material para llevar a cabo en este caso un tipo de construcción como por ejemplo: en que beneficiaria el material a la construcción, si se cuenta con los recursos para comprar el material o si existen diversas maneras de sustituir el mismo por otro que ejerza la misma función pero con menor costo, y que el material sea en especifico el mismo que este planteado en las exigencias de la persona que lo valla a utilizar.

5. Explica la relación entre estructura-propiedades-procesamiento de un material.

Los factores que determinan la temperatura de transición vítrea de un polímero amorfo (rigidez de la cadena y fuerzas intermoleculares) también determinan el punto de fusión de un polímero cristalino. Es por ello que podemos llegar a una relación válida para todos los polímeros excepto los copolímeros, para el cálculo de la temperatura de fusión.

La presencia de irregularidades estructurales, juega un papel análogo al de las impurezas en sustancias monoatómicas en su influencia en la fusión y la cristalinidad.

El punto de fusión es muy dependiente de la masa molecular del polímero, ya que a bajos valores de la masa molecular, el polímero mantiene una única temperatura de fusión, sin embargo, conforme vayamos aumentando la masa molecular, el polímero pasará a tener un intervalo donde se produce la fusión, llegando, tras este intervalo, a un estadogomoso, o incluso a viscoso, si la masa aumenta mucho. Para el primer caso, la transición suele ser a estado líquido.

Con una mayor exactitud, podemos afirmar que esta temperatura depende de la longitud de los segmentos moleculares ordenados del cristal: los cristales gruesos pueden fundir a una mayor temperatura y los delgado a una menor. Los polímeros raramente cristalizan con tamaños de cristal del mismo espesor, variando a lo largo de todo el material. Con ello podemos asegurar que la temperatura TM viene definida por la

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