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• Juan Aguilar

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1.-Utilizando la notacion de kroger – vink, escribe las posibles reacciones de los defectos. Denote la formación de un defecto schottky en la Al2 O3 Resp.- Nulo (o cristal perfecto) 2 V’’’AR + 3 V···O 2.- Escriba distintas ecuaciones posibles (empleando la notación de kroger – vink) que puedan expresar: a) la reacción frenkel para el catión trivalente Aluminio en la red cationica. Resp.- AlxAl  V’’’Al + Al···i b) la reacción frenkel para el anion oxigeno en la red anionica. Resp.- OxO  O’’i + V··o c) el dopado (adicion) de MgO en la Al2 O3. Asegurece de balancear la cantidad de sitios, la carga eléctrica y la masa. 2MgO -------- 2Mg’Al + V’’o + 2Oxo 3.- los cristales de Al2 O3 con impureza de Cr3+ se conocen como “rubies rojos” 4.-a) calcular en numero de oxigenos puente y no puente por atomo de Si para: la corderita [(Al3Mg2(Si5AlO18)] y la microclina [KAlSi3O8] b)¿Cuál seria la estructura mas probable para estos compuestos? a) corderita:

2Mg 0.2 Al2 O3 5 SiO2

ONP = [(2x1x2)+(3x2x2)]/5=3,2

b) corderita: (Si5 Al O18)13R= O/Si = 18/6 = 3,6(1 Al a sust. ha 1 Si)

OP = 4-3,2 = 0,8

CADENA SIMPLE

Microclia: ½ K2O. ½ Al2 O3 3SiO2

microclina: (Al Si3O8)-

ONP = [(1x2x ½ ) + (3x2x ½ )]/3= 4/3 = 1.33

R= O/Si = 8/4 = 2(1Al ha sust. ha 1 Si) RED TRIDIMENSIONAL

OP = 4-1,35= 2.66

5.-se efectua un ensayo de flexion en 3 puntos,m a un bloque de ZrO2 que tiene una longitud de 20cm, 1.5cm de ancho y 0.5 cm de grueso, que descansa sobre dos soportes a 12cm de distancia. Cuando se aplica la fuerza de 1800N, el especimen se flexiona 0.09398cm y se rompe: Calcule: Solucion:

a) la resistencia a la flexion:

b)modulo d flexion, suponiendo

L=20cm

S=12cm

σflexion = 3FS/2Wh2

q no hay deformación plástica:

W=1,5cm

F=1800N

σflexion = 864 000000 Pa

Eflexion = S3F/4Wh3δ

h=0,5cm

δ=0.09398

σflexion = 864 MPa

Eflexion = 44,13 x 1010Pa=441,3 GPa

6.- calcule la densidad en g/cm3 para el: SrTiO3. Los radios ionicos son: r(Sr2+)= 0.127 nm, r(Ti4+)= 0.064 nm y R (O2-)=0.132 nm. Se supone que a= 2[r(Ti4+) + r(O2-)]

a=2[0.064+0.132]nm a= 0.342nm = 0.392x10-7cm #iones/celda = 1 Ti4+ , 1Sr2+ , 3O2m=[1ion(87,62g/mol)+1ion(47,90g/mol)+3iones(16g/mol)]/(6,023x1023iones/mol) m=3.047x10-22g. δ=(3,047x10-22g)/(0.392x10-7)3cm3=5,06 g/cm3 7.- para el UO2: a) calcule el factor de empaquetamiento ionico. b)este compuesto tiene la habilidad para absorver los atomos de gas He y por tanto para resistir el hinchamiento. Confirme que un atomo de He (diámetro = 0.2nm) puede fijarse en el centro de su celda unitaria. Los radios ionicos son: r(U4+)=0.105 nm y R(O2-)=0.132nm a)estruc. fluorita= #iones/celda = 4U4+ , 8O2R+r=a3/4  a= [4(R+r)]/3 a= 0,547nm FEI=[4(4/3 π0.1053)+8(4/3 π0.1323)]nm3/(0.547)3nm3 0.589458.94% b)

AB=a3=(0.547)30.948nm

AB=2r+4R+d0.948=2(0.105)+4(0.132)+dd=0.21nmSi cabe 8.- calcule la fuerza de atracción y repulsión electrostática entre los iones Na+ y S2- en el Na+S. r(Na+)=0.098nm y r(S2-)=0.174nm. a0= rNa+ + rs2- = 0.098 + 0.174=0.272nm  a0=2,72x10-10m Fc= - (Z1Z2 e2)/(4πє0a2) = - [(+1)(-2)(1.6x10-19c)2]/[4π(8.85x10-12)(0.72x10-9m)2= 6,22x10-9N b) FR= - 6,22x10-9N 9.- calculese la velocidad de perdida de calor por metro cuadrado a través de la pared de arcilla refractaria de un horno que trabaja a 1200ºC. La cara externa de la pared del horno se halla a 100ºC, y el espesor de la pared es de 15cm. Dato: k = 1.1(J/s.m.ºK) a 100ºC y 1.5(J/s.mºK) a 1200ºC. Perdida de calor:

10.- Dado que una inspección de control de calidad puede asegurar que una parte de cerámica estructural no tendrá defectos de mayor tamaño que 25um,

calcule el esfuerzo de servicio máximo permisible con a)SiC y (b) Zirconia parcialmente estabilizante (PSZ). Nota: KIC(SiC) = 3MPa.m1/2 KIC(PSZ)=9MPa.m1/2

11.- Se desea una mullita rica en alumina para asegurar un producto mas refractario (resistente a la temperatura). Calcule la composición (en %p y %m) de un refractario que se hace agregando 4.2 kg de Al2 O3 a 100 Kg de mullita estequiometrica (3Al2 O3.2SiO2).