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• Waldir de la Cruz

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA) FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

Escuela profesional de Ingeniería Química

Curso: Profesor: Integrantes  Cuenca Chacca Daniel

18070039

CAPITULO 1 1. Por qué el silicio es tan importante Posee una estructura laminar de átomos de silicio, esto le da una propiedad semiconductora eficiente para cualquier tipo de procesos informáticos pueden absorber cantidades inmensas de energía (aislante térmico) lo que ayuda a cualquier tipo de sobrecarga en los circuitos, costo barato. La función principal del silicio monocristalino es como soporte mecánico para circuitos integrados. Un solo cristal continuo es crítico para la electrónica, ya que los límites de grano, las impurezas y los defectos cristalográficos pueden afectar significativamente las propiedades electrónicas locales del material, lo que a su vez afecta el rendimiento del dispositivo al interferir con las trayectorias del circuito. https://www.hisour.com/es/monocrystalline-silicon-39636/ 2. Alternativas para el silicio monocristalino -Silicio amorfo -Teluro de Cadmio - CU(InGa)Se http://www.ecorfan.org/taiwan/research_journals/Diseno_Innovativo/vol2num2/Revista _Diseno_Innovativo_V2_N2.pdf#page=23

3. ¿Qué características provee el zinc al acero? - Resistencia a la corrosión - Superficie adherente a la pintura - Resistencia a la polarización - Aislante térmico ¿Qué precauciones deben tomarse en la producción de este producto? - La temperatura de fabricación ya que este puede oxidar internamente el acero -Manejar la concentración de zinc en el proceso ya que una concentración mayor afectaría la ductilidad del acero

4. ¿Cómo se verá afectado el reciclaje del producto? Como se recubre el material con zinc con el objetivo de disminuir su corrosión y aumentar su durabilidad este acero galvanizado puede ser reciclado por su fácil manejo y gran duración que posee.

CAPITULO 2 2.15. Grafique la temperatura de fusión de los elementos en el grupo 1A en función del número atómico y explique esta relación en base al enlace atómico y la energía de unión.

Los elementos del grupo 1A tienen un electrón de valencia por lo que solo pueden formar enlaces iónicos. Como se sabe los enlaces iónicos presentan una energía de unión alta por lo que las temperaturas de fusión también son altas. Del grafico se puede observar que a menor número atómico, la temperatura de fusión aumenta. Debido a que la distancia intranuclear es corta y la energía de unión es alta.

2.16. Compare y contraste los enlaces primarios metálicos y covalentes en términos de: la naturaleza del enlace, la valencia de los átomos involucrados y la ductilidad de los materiales enlazados de estas formas. ENLACE COVALENTE

ENLACE METALICO

Naturaleza del enlace

Se forma por medio de la compartición de los electrones de valencia entre dos o más átomos

Los átomos donan sus electrones de valencia para formar un mar de electrones que rodean

Valencia de los átomos involucrados

Los átomos involucrados adquieren la configuración electrónica de un gas noble; es decir, tienen 8 electrones en su último nivel

Los átomos involucrados son electropositivos porque pierden sus electrones de valencia

Ductibilidad de los materiales

Pobre ductilidad dado que los enlaces covalentes son direccionales

Buena ductilidad dado que los enlaces metálicos no son direccionales

CAPITULO 3 3.75 Trazar el arreglo de los iones del plano (110) del ZnS (con la estructura de blenda de zinc) y compare este arreglo con un plano (110) del CaF2 (con la estructura de la fluorita). Comparar la fracción de empaquetamiento planar en los planos (110) para estos dos materiales. DESARROLLO: El plano 110 se refiere al plano que a continuación se presenta en la siguiente imagen. Este plano lo conocemos con los índices de Miller.

La blenda de zinc es representada por la imagen inferior.

Cuando obtenemos el plano (110) vemos que a través del plano diagonal no hay contacto con el Zinc en la parte interna, solo presentan unión las moléculas de azufre externas. En la imagen expresaremos desde una vista directa como se encuentra el ordenamiento del azufre en ese plano.

La estructura cristalina de la fluorita la vamos a presentar a continuación para poder ver como se representará su plano 110.

En el caso de la fluorita, en el plano de su diagonal se interceptan átomos internos representados de la siguiente manera.

Comparando los dos planos de las dos estructuras podemos apreciar que en un caso intercepta átomos internos y por otro no, además en el caso de la blenda de Zinc podemos sacar un factor de empaquetamiento planar de manera sencilla puesto que solo tenemos un átomo que en este caso es representado por el azufre; caso contrario de la fluorita, puesto que debemos tener los datos del flúor y calcio para obtener el factor deseado. Teniendo en cuenta el radio atómico de los átomos externos, podríamos decir que la blenda de Zinc tendrá un mayor empaquetamiento que la fluorita. También podemos comentar que es complicado a simple vista y sin herramientas necesarias obtener el plano (110) en este tipo de compuestos, puesto que su estructura es muy compleja al observarla, pero ordenada en sentido que sigue un camino, y al verlos no se puede saber si se interceptan ciertos átomos sin previo estudio.

3.76 El MgO el cual tiene la estructura del cloruro de sodio, tiene un parámetro de 0.396nm. Determine la densidad planar y la fracción de empaquetamiento planar para los planos (111) y (222).

CAPITULO 4

4.63 Desea utilizar una placa metalica con buena soldabilidad. Durante el proceso de soldado, se calienta el metal próximo a la soldadura casi a la temperatura de fusión y dependiendo de los parámetros de soldado, puede permanecer caliente durante algún tiempo. Diseñe una aleación que minimice la perdida de resistencia en esta zona afectada por el calor durante el proceso de soldado. Dependiendo del tipo de material y del punto de fusión; la aleación producida en base de niquel posee las propiedades necesarias para una resistencia al calor y manteniendo su durabilidad.

CAPITULO 5

5.56 la mayoría de los metales y aleaciones pueden procesarse utilizando la ruta de la fusión y colado, pero por lo regular no se aplica este método para el procesamiento de metales específicos (por ejemplo W) y de la mayoría de las cerámicas. Explique. Uno de los métodos mas ampliamente usados para el procesamiento de metales, aleaciones, plásticos y vidrios es la fusión y el colado. Pero aunque estos métodos sean muy populares para muchos materiales manufacturados, aveces los puntos de fusión son demasiado altos para el procesamiento por fusión y colado. Este tipo de materiales se trabajan por medio de un proceso que requiere la consolidación de partículas finas de un polvo en una masa solida (sinterizado). 5.57. ¿Qué es el sinterizado? ¿Cuál es la fuerza impulsora para el sinterizado? Es un proceso de fabricación de piezas sólidas moldeadas. Consiste en compactar a alta presión varios polvos metálicos y/o cerámicos mezclados de manera homogénea una vez compactadas se calienta la pieza compactada durante un tiempo determinado a una temperatura inferior al punto de fusión del metal. La elevada temperatura provoca la soldadura de las partículas de polvo entre sí (gran cohesión), mediante un mecanismo de difusión de en estado sólido. La sinterización se realiza en hornos continuos, a velocidad controlada y en atmósfera con composición química controlada. Se opera normalmente a 750 y 1300°C en función del material y de las características a conseguir. Dándonos como resultado una pieza metálica con cierta porosidad, de elevada precisión dimensional y perfectamente funcional si las características obtenidas se adecuan a las especificaciones del material. La fuerza impulsora para la sinterización de un polvo compacto es la disminución de la energía libre del sistema como consecuencia de la disminución de la energía superficial. Esta disminución proviene de el decrecimiento del área de las superficies y la eliminación de las interfases sólido-vapor. 5.58 ¿Por qué ocurre el crecimiento de los granos? El material policristalino tiene alta energía debido a la gran cantidad de límite de grano presente en él y los átomos que contiene no se empaquetan de manera eficiente, por lo que este sistema de límite de grano reduce la energía y el crecimiento del grano y logra el estado estable. Este proceso produce granos más grandes a partir de los granos pequeños. Un ejemplo de este proceso es la formación de espuma a partir de la gota de agua más pequeña. ¿A qué se refiere con los términos crecimiento normal y anormal de los granos? En común con la recuperación y recristalización , fenómenos de crecimiento se puede separar en mecanismos continuos y discontinuos. En el primero de la microestructura evoluciona de un estado A a B (en este caso los granos se hacen más grandes) de una manera uniforme. En este último, los cambios ocurren de forma heterogénea y

específica transformadas y no transformadas regiones pueden identificarse. Anormal o crecimiento de grano discontinuo se caracteriza por un subconjunto de los granos que crecen a una velocidad alta y a expensas de sus vecinos y tiende a resultar en una microestructura dominado por unos granos muy grandes. Para que esto ocurra el subconjunto de granos debe poseer alguna ventaja sobre sus competidores, tales como una energía de alto grano límite, la movilidad del límite de grano localmente alta, textura favorable o densidad de las partículas de segunda fase local inferior.

Distinción entre el crecimiento continuo (normal) de grano, donde todos los granos crecen más o menos al mismo ritmo, y el crecimiento del grano discontinuo (anormal) , donde un grano crece a un ritmo mucho mayor que sus vecinos.

5.59 ¿ Por qué se espera que la resistencia de muchos materiales metálicos disminuya con el incremento de tamaño de grano? Una manera de entender esto es basarnos en la parte atómica del material, el cual su energía total se reduce a medida que crecen los granos del material y se reduce el área de los límites de grano y en consecuencia hay una menor resistencia al movimiento de las dislocaciones produciendo una menor resistencia de los materiales a los efectos de esfuerzo y corte.

CAPITULO 8 8-76 Se planea unir dos hojas de cobre trabajado en frio por soldadura blanda. La soldadura involucra calentar el metal a una temperatura lo suficientemente alta para que se funda el material de aporte y se succione en la unión roturas de soldadura más altas si el material de la hoja fuera una aleación de Cu-30% Zn? Explique: El cobre trabajado en frío mediante soldadura une dos láminas. Para evitar el ablandamiento del cobre durante el proceso de soldadura, se requieren aplicaciones de alta temperatura. la soldadura fundida puede llenar el espacio entre las superficies que deben unirse.

CAPITULO 9 9.99. Diseñar un proceso que produzca una pieza colada de acero que contenga propiedades uniformes y con alta resistencia. Señalar las características de la microestructura que desee controlar DESARROLLO Se ha mejorado el proceso de colado que teníamos. Ahora es conocido como colado continuo, es considerado como el mejor proceso puesto que da un alto volumen de producción, muy recurrente para el bronce tanto como para el acero, la gran diferencia con el convencional es que elimina el oxígeno a través de la inyección de nitrógeno en una atmósfera controlada para así obtener mejores características en la microestructura. Por ejemplo, con este proceso no tenemos ningún cambio en el tamaño de las partículas; ya sea por encogimiento, crecimiento o nucleación, también evita porosidad y formación de residuos. De esta manera, logramos mejorar las propiedades mecánicas, a su vez es isotrópico, mejorando la vida útil del material. Produciremos un endurecimiento por segunda fase, y producto de las dislocaciones se aumentará las resistencias en los límites de grano. Previo al colado continuo, debemos hacer el proceso de endurecimiento por precipitado, este consiste en tener dos compuestos que formen una aleación, en el caso del acero es el hierro y carbono. Estos a la temperatura ambiental se presentan separados en dos fases (alfa y beta), por ello incrementamos la temperatura hasta que tener solo una fase con los dos componentes, mantenemos el incremento de la temperatura por un tiempo prologado para que todo se convierta en una sola fase. Los granos solo van a tener una fase alfa, al estar en una temperatura baja denominada de envejecimiento. Con el tiempo habrá micro segregación donde se formará fase beta de manera controlada y distribuida de manera homogénea en el grano.

Continuando con el proceso, cuando tenemos el material a alta temperatura, colocamos este en los moldes y hacemos el seguimiento en el colado continuo hasta finalmente obtener nuestra pieza de acero isotrópica y con alta resistencia.

CAPITULO 10 PREG Nº 59: para condiciones de equilibrio y una aleación de Nb-pe de 80% determine a) b) c) d) e) f)

La temperatura del liquido La temperatura del solido El intervalo de solidificación La composición del primer solido a formarse en la solidificación La composición del ultimo liquido a solidificarse Las fases presentes, composiciones, y la cantidad de las fases a 3000ºC

RESOLUCION a) La temperatura del liquidus Del grafico se puede observar que la temperatura del liquidus es para 80% de Nb es 3200ºC aproximadamente b) La temperatura del solidus Del grafico se puede observar que la temperatura del solidus es 2900ºC aproximadamente c) Intervalo de solidificación I=3200-2900= 300ºC d) La composición del primer solido a formarse Observando el grafico, la composición del primer solido a formarse es del 92% de Nb e) La composición del ultimo liquido a solidificarse Observando el grafico, la composición del ultimo liquido a solidificarse es de 63% de Nb f) Las fases presentes, composiciones, y la cantidad de las fases a 3000ºC De acuerdo al grafico existen fases a esa composición y temperatura Por la regla de la palanca 88−80 %L= x 100=47 % 88−71 %S=53 % En la fase liquida hay 71 % de Nb En la fase solida hay 88% de Nb

CAPITULO 11 11.28 La figura muestra una curva de enfriamiento para una aleación de Pb-Sn

a) b) c) d)

Del grafico se observa que la temperatura del liquidus es 255ºC La temperatura eutéctica es 183ºC El intervalo de solidifiacion es 72ºC El tiempo de solidificación total es 420 min