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Nombre: Josue Osiel Hernández Hernández Matrícula: 02709842 Nombre del curso: Fundamentos de Nombre del profesor: Jacinto Javier sistemas mecánicos. Valdés Parra. Módulo 3: Estructura cristalina, Actividad: ¿Cómo están unidos los diagramas de fase y propiedades de materiales cristalinos? los materiales para ingeniería. Fecha: 28 de abril del 2014. Bibliografía: Hibbeler, R. (2010). Ingeniería mecánica. Estática (12ª ed.). México: Pearson. Callister, W. (2007). Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales (2ª ed.). España: Reverté. Hibbeler, R. (2010). Ingeniería mecánica. Dinámica (12ª ed.). México: Pearson.

Objetivo: Conocer los siete sistemas y los catorce retículos en las redes cristalinas. Procedimiento: Los alumnos harán modelos de celdillas unitarias de cada una de los catorce retículos de cristal de Bravais para estructuras cristalinas, e identificará las características de cada una. Resultados: Parte 1: Generación de idea 1. Reúnanse en equipos de dos personas. 2. Imaginen cómo se podrían clasificar los materiales sólidos y realicen un posible diagrama de cómo creen que los átomos de los materiales sólidos están acomodados.

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3. ¿Cómo creen que el acomodo influya a las propiedades de los materiales? Yo pienso que el acomodo afecta en que el sentido en el que esta ordenado indica la resistencia del material, sus propiedades químicas y su forma geométrica, dependiendo de su lugar.

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Parte 2: Realización de la actividad (Física) 4. ¿Qué son las celdillas unitarias y los retículos de cristal de Bravais? Celdas unitarias: es la porción más simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslación reproduce lo que conocemos como el cristal. Cristal de Bravais: es una disposición infinita de punto discretos en la cual la estructura es invariante en cierto grupo de traslaciones. 5. Utilizando las bolitas de unicel, el alambre, la regla y el cutter, construyan un modelo de una celdilla unitaria para cada uno de los catorce retículos de cristal de Bravais. 6. Consideren el acomodo real de los átomos (no a esferas reducidas). 7. Acomoden las catorce celdillas en un papel cascarón grande, y coloquen las principales fórmulas y características de cada celdilla unitaria. Cubica (P, F, I)

Tetragonal (P, I)

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Ortorrómbica (P, F, I, C)

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Trigonal/Hexagonal (P)

Monoclínica (P, C)

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Triclínica

Trigonal

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Parte 3: Realizar la actividad (Teórica) 8. Enlisten los miembros de la familia de direcciones en el sistema cúbico.

9. Dibujen los miembros de la familia de direcciones que has enlistado en el ejercicio anterior.

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10. Enlisten los miembros de la familia de planos {110} en el sistema cúbico.

11. Mencionen cuál es la estructura cúbica del diamante y calculen su factor de empaquetamiento atómico. La estructura del diamante es:

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Longitud de la arista del cubo=a

1 4 de distancia de una esfera de un vértice, y además está sobre la diagonal del cubo, como son partículas puntuales, la distancia que existe entre ellas es la distancia de la diagonal del cubo dividida entre 4, entonces el radio de cada esfera será la mitad de la distancia entre las partículas más cercanas: Se puede notar que hay 8 esferas dentro del cubo. Hay una esfera justo a

Esto nos proporciona el volumen de cada esfera.

√3 a radio de la esfera=

4 √3 a = 2 8

Además por consiguiente el volumen del cubo es: El volumen de una esfera de radio

V c =a 3

√3 a es: 8

3

4π V e=

( √ 38 a ) = 4 π ( √3) a ≅ 0.042 3

3

3

3 ( 8 )3

Entonces el factor de empaquetamiento del diamante es: 3

32 π ( √ 3) a 8V e = Vc

3 ( 8 )3 a

3

3 3

=

32 π ( √ 3) 3 (8 )

3

≅0.34

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12. Mencionen cuál es el diagrama de fase del cobre-níquel, y hagan una descripción cualitativa del desarrollo microestructural que existirá al enfriar lentamente una fusión de partes iguales en peso.

Los diagramas se compones de la aleaciones, estas aleaciones son una mezcla sólida homogénea, de uno o más metales con algunos elementos no metálicos. Se puede observar que las aleaciones están constituidas por elementos metálicos en estado elemental (estado de oxidación nulo), las aleaciones presentan brillo metálico y alta conductividad eléctrica y térmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en general, similares a la de los metales las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única, dependiendo de la concentración, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultáneamente la fase líquida y fase sólida. Los elementos como el cobre y níquel tienen solubilidad total tanto en estado líquido como sólido. El diagrama de fases de este sistema en el que se representa la composición química de la aleación en tanto por ciento en peso en abscisas y la temperatura en °C en ordenadas. Este diagrama se ha determinado bajo condiciones de enfriamiento lento y a presión atmosférica y no tienen aplicación para aleaciones que sufren un proceso de enfriamiento rápido. El área sobre la línea superior del diagrama, línea de líquidos, corresponde a la región en la que la aleación se mantiene en fase líquida.

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13. Mencionen cuál es el diagrama de fases Pb-Sn y calculen la cantidad de cada fase presente en 1kg de una aleación que tienen 50% de peso de estaño y 50% de peso de plomo a una temperatura de:

El diagrama de fase de plomo (Pb) y estaño (Sn) es un mapa donde se encuentra registrado todo el sistema de aleaciones de una misma matriz y alenté. a.

300°C 300=

b.

200°C 200=

c.

50−15 =0.41=41 100−15

50−17 =0.44=44 91−17

100°C

100=

50−5 =0.48=48 98−5

d.

0°C

0=

50 =0.50=50 100

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El diagrama de fase de plomo (Pb) y estaño (Sn) es un mapa donde se encuentra registrado todo el sistema de aleaciones de una misma matriz y alenté.

Conclusión: En esta actividad pudimos comprender como funciona el cristal de Bravais y comprender que son las Celdas unitarias, las celdas unitarias es la porción más simple de la estructura cristalina, también entendimos que es el cristal de Bravais, es: “una disposición infinita de punto discretos en la cual la estructura es invariante en cierto grupo de traslaciones.” Tambien pudimos comprender que son los diagramas de fase y pare que nos sirven lo cual entendimos que un diagrama de fase: son representaciones gráficas de las fases que están presentes en un sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones.