Tecnologia De Materiales

UNIDAD 1. MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

1.1 Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales

Consiste en presentar los fundamentos de la Ciencia y de la Ingeniería de los materiales a un nivel comprensible para los estudiantes universitarios que han terminado los cursos introductorios de Matemáticas, Química y Física. En orden a conseguir esta se utiliza una terminología familiar para los estudiantes que se encuentran por primera vez con la Ciencia e Ingeniería de materiales y también definiendo y, posteriormente, utilizando términos no familiares.

1.2 Soluciones solidas y fases intermedias

Cuando no hay afinidad química pero existen otros factores, se forma las soluciones sólidas que pueden ser sustitucionales o por inserción. En este caso las proporciones de los componentes no están definidas. No solidifican a temperatura constante.

Solución sólida sustitucional: es aquella en la que los átomos del soluto sustituyen a átomos del solvente en la estructura reticular del solvente. Es importante la relación del tamaño de los átomos, siendo favorable la formación cuando la diferencia en radios atómicos es menor del 15%. Un metal de menor valencia tiende a disolver más a un metal de mayor valencia que viceversa. El aumento de temperatura favorece la formación.

Solución sólida intersticial: es cuando átomos de pequeños radios atómicos se acomodan entre los espacios o intersticios de la estructura reticular de los átomos solventes más grandes. Los átomos que radios atómicos menores de 1 A son los que tienen posibilidades. Las soluciones sólidas intersticiales suelen tener una solubilidad muy limitada.

La calidad de una aleación viene dada por el conjunto de aspectos tales como la segregación propia de la aleación, su macroestructura y su microestructura.

1.3 Diagramas de fases de equilibrio

Los diagramas de equilibrio son gráficas que representan las fases y estado en que pueden estar diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos. Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de fase en sistemas multicomponentes tienen aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales. Los diagramas de fases son de gran importancia pues apoyan, estudios de solidificación, microestructura, metalurgia física y el "diseño de nuevos materiales".

En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase, diagrama de equilibrio de fases o diagrama de estados de la materia, a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo.

Los equilibrios entre fases pueden corresponder a los más variados tipos de sistemas heterogéneos: un líquido en equilibrio con su vapor, una solución saturada en equilibrio con el soluto en exceso, dos líquidos parcialmente solubles el uno en el otro, dos sólidos totalmente solubles en equilibrio con su fase fundida, dos sólidos parcialmente solubles en equilibrio con un compuesto formado entre ellos, etc. El objetivo es describir completamente

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