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Práctica #9: Diagrama de fases isomorfos binarios Laboratorio de Ciencia de los Materiales INI 329-72 Luis Martín Cáceres Santos 1066684 Instituto Tecnológico de Santo Domingo (INTEC) 2 de enero del 2019

Resumen- Este documento presenta la práctica Diagrama de fases isomorfos binarios, en la cual se han identificado la microestructura, las combinaciones entre composición y temperatura, en varios sistemas cerámicos y metálicos y tomando en cuenta los puntos críticos en las gráficas.

-

Conocer los diferentes tipos de diagramas de fases binarios con el objetivo de identificar los puntos críticos en los mismos.

-

Distinguir las diversas fases presentes en los diagramas para determinar los microconstituyentes propios de cada región.

I.PALABRAS CLAVES -

Flexión. Puntos Críticos. Línea de Liquidus. Diagrama de fase. Regla de Gibbs. Regla de palanca. Concentración Solidificación Curva de enfriamiento.

V.PROCEDIMIENTO • • •

Analizar los diagramas binarios que se encuentran en el libro del laboratorio de ciencia de los materiales. realizar los diagramas de enfriamiento (porcentaje en peso-temperatura y tiempo temperatura) para las concentraciones críticas de cada diagrama de fase. Estudiar el diagrama indicado 8.10.

II.INTRODUCCIÓN Para poder hablar acerca de los diagramas de fases primero se tiene que saber las funciones de ellos y las partes de estos. La fase se define como una porción de microestructura homogénea desde el punto de vista tanto químico como estructural. Los diagramas de fases son la representación gráfica de las fases que están presente en un material, la cual los materiales que se evalúan se caracterizan por tener, la misma composición y propiedades en su interior y tienen la misma estructura o arreglo atómico en su interior. En estos diagramas se visualizan las fases que pasa un material cuando estos están en altas temperaturas, presión y al igual la composición química que este material tiene. III.INSTRUMENTOS •

CES EduPack Granta.

VI.MATERIALES UTILIZADOS •

No se utilizó ningún material.

VII.FÓRMULAS Regla de la palanca %𝐹𝑎𝑠𝑒 =

𝑏𝑟𝑎𝑧𝑜 𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜 𝑏𝑟𝑎𝑧𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑜

× 100

Regla de Gibbs 1 +𝐶 = 𝐹 + 𝑃 Leyenda: • • • •

1 = Condiciones (Presión constante) C = Componentes F = Grados de libertad P = Fases

IV.OBJETIVOS • -

• -

Objetivos Generales: Conocer que es el ensayo de compresión, las propiedades que nos permite obtener acerca de las probetas, como la ductilidad, resistencia del material, entre otras. Objetivos Específicos: Estudiar curvas de enfriamiento a partir de distintos diagramas de fases para conocer sus aspectos fundamentales.

VIII.DATOS

Grafica #1: Diagrama de fases isomorfos (Cu-P).

Grafica #2: Diagrama de fases isomorfo (MgO-NiO), con puntos críticos.

VII. RESULTADOS

•

Parte A:

1.

Busque 4 diagramas de fases representativas de los ejemplos anteriores, y dibújelos. Realice los diagramas de enfriamiento (porcentaje en pesotemperatura y tiempo-temperatura) para las concentraciones críticas de cada diagrama de fase presentado en la parte teórica de la práctica.

1) Diagrama binario de total solubilidad en estado sólido:

Grafica #3: Curvas de enfriamiento (MgO-NiO).

2) Diagrama binario de total insolubilidad en estado sólido:

Grafica #1: Diagrama de fases isomorfo (MgO-NiO).

Grafica #4: Diagrama de fases isomorfo (NaCl-NaF).

Grafica #5: Diagrama de fases (NaCl-NaF) con puntos críticos.

Grafica #8: Diagrama de fases (Pb-Sn) con puntos críticos.

Grafica #9: Curvas de enfriamiento (Pb-Sn). Grafica #6: Curvas de enfriamiento (NaCl-NaF). 4) Diagrama Eutectoide: 3) Diagrama binario con solubilidad parcial en estado solido:

Grafica #7: Diagrama de fases isomorfo (Pb-Sn).

Grafica #10: Diagrama de fases isomorfo (Cu-Zn).

Punto crítico Concentración - Concentración (Letra) Cu (%) P (%)

Grafica #11: Diagrama de fases (Cu-Zn) con puntos críticos.

A

0.00%

100.00%

B

17.00%

83.00%

C

25.00%

75.00%

D

32.00%

68.00%

E

60.00%

40.00%

F

67.00%

33.00%

G

67.00%

33.00%

H

25.00%

75.00%

I

67.00%

33.00%

J

98.00%

2.00%

c)

Para una composición indicada por el profesor, trazar el diagrama de enfriamiento utilizando la regla de Gibbs.

d) Para cada parte dibuje las estructuras correspondientes formadas durante el proceso de solidificación.

Grafica #12: Curvas de enfriamiento (Cu-Zn).

2.

Analice los diagramas indicados. Realice lo siguiente:

a) Escriba en el diagrama los puntos críticos, y sus concentraciones. b) Complete los espacios con las fases correspondientes.

Grafica #14: Diagrama de enfriamiento y microestructura (Cu-P).

e)

Grafica #13: Diagrama de fases isomorfos binario Figura 8.10 (Cu-P).

Después de la total solidificación en el punto más bajo del diagrama, calcular las cantidades de las fases tomando en cuenta que el peso total es de 1 kg.

hacer que una gráfica completa de enfriamiento sea totalmente diferente. Nos ayudó a poder ubicar de manera gráfica, como se vieran en un microscopio las fases, y como estas se diferencia de manera gráfica, no únicamente con una línea, viéndose como en la fase liquida no se encuentra ninguna partica en el compuesto y cuando a medida que la temperatura se disminuya comienzan a aparecer partículas solidas las cuales aumentan de tamaño según la temperatura, hasta llegar a lo que un estado total de solidificación.

X.REFERENCIAS • Grafica #15: Diagrama de fases isomorfos binario Figura 8.10 (Cu-P), con señalamiento de los puntos (ID ultimo dos números #84).

• •

%𝑳 =

𝒃. 𝒐. 𝟗𝟖% − 𝟖𝟒% ∗ 𝟏𝟎𝟎 = = 𝟏𝟗. 𝟏𝟖% 𝒃. 𝒄. 𝟗𝟖% − 𝟐𝟓%

%𝜶 =

𝒃. 𝒐. 𝟖𝟒% − 𝟐𝟓% ∗ 𝟏𝟎𝟎 = = 𝟖𝟎. 𝟖𝟐% 𝒃. 𝒄. 𝟗𝟖% − 𝟐𝟓%

En conclusión, se puede decir que, a una temperatura de solidificación de 300 C, se puede decir que el compuesto estas formado por 19.18% de fase liquida y de un 80.82% de fase sólida. Haciendo que la fase liquida este formada por un 25% de Cobre y de un 75% de Fosforo y de la fase Solida está formada por un 2% de Fosforo y un 98% de Cobre.

• •

• • • •

IX.

CONCLUSIÓN

Los diagramas de fases binarios, los cuales significan que tienen 2 compuestos en el diagrama y así sucesivamente según la cantidad de compuesto. Estos diagramas nos facilitan lo que son las temperaturas y las composiciones de los elementos del compuesto, en las cuales estos tienen sus diferentes fases, tanto liquida como sólida, ubicadas en el diagrama de manera adicional puntos críticos, los cuales son los puntos de fusión o de cambio de fase de los elementos, las diferentes etapas que estos tienen cuando son calentados o enfriados. Además de los diagramas de fases también se trabajó con lo que son las curvas de enfriamiento, las cuales se utilizan, para poder representar de grafica un punto en específico del diagrama de fases, siendo cada una de las diferentes fases representada por diferentes líneas, las cuales dependerán su longitud e inclinación de la persona que lo esté realizando, siendo esta gráfica, para observar el cambio de temperatura de un elemento o compuesto según el tiempo. Gracias a lo que fueron los diferentes ejercicios del manual se puede observar lo que son como con un pequeño dato puede

Radeva, I.V. (2011). Ciencia de los materiales. Manual de prácticas. Askeland, P.P. (2011). Ciencia e Ingeniería de los Materiales, 6ta edición. Editorial Cengage Learning. México D.F, México. 5.3. Tipos de diagramas de equilibrio. (2018). Retrieved from http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio /4750/4910/html/53_tipos_de_diagramas_de_equilibri o.html Alemany, C. (2018). Diagrama de fases. Retrieved from http://cosmolinux.no-ip.org/uned/unedcurset22.html Phase Diagram Web. (2018). Retrieved from http://www.factsage.cn/fact/documentation/TDnucl/M gO-NiO.jpg Phase Diagram Web. (2018). Retrieved from http://www.factsage.cn/fact/documentation/TDnucl/M gO-NiO.jpg Collection of Phase Diagrams. (2018). Retrieved from http://www.factsage.cn/fact/phase_diagram.php?file= NaCl-NaF.jpg&dir=FTsalt Collection of Phase Diagrams. (2018). Retrieved from http://www.factsage.cn/fact/phase_diagram.php?file=P b-Sn.jpg&dir=FSlead Collection of Phase Diagrams. (2018). Retrieved from http://www.factsage.cn/fact/phase_diagram.php?file= Cu-Zn.jpg&dir=FSlite