13 de febrero de 2012 ING. DE MATERIALES METALICOS INSTITUTO TECNOLOGICO DE OAXACA DEPARTAMENTO DE METAL MECANICA CARRERA: Ing.Mecanica NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Ingenieria de los materiales metalicos TEMA DE INVESTIGACION DE LA UNIDAD 1: Configuraciones estructurales TRABAJO DE INVESTIGACION NOMBRE DEL ALUMNO: Martinez Toledo Ivan Esperon Bustamante Daniel de Jesus Garcia Jacinto Fabian Lopez Molina Fredy Carrasco Hernandez Daniel Carreño Arango Carlos Hernandez Santiago Hayde Yoseline GRUPO: MD 1
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13 de febrero de 2012 ING. DE MATERIALES METALICOS
INSTITUTO TECNOLOGICO DE OAXACA
DEPARTAMENTO DE METAL MECANICA
CARRERA: Ing.Mecanica
NOMBRE DE LA ASIGNATURA:
Ingenieria de los materiales metalicos
TEMA DE INVESTIGACION DE LA UNIDAD 1:
Configuraciones estructurales
TRABAJO DE INVESTIGACION
NOMBRE DEL ALUMNO:
Martinez Toledo Ivan
Esperon Bustamante Daniel de Jesus
Garcia Jacinto Fabian
Lopez Molina Fredy
Carrasco Hernandez Daniel
Carreño Arango Carlos
Hernandez Santiago Hayde Yoseline
GRUPO: MD
AULA: I5 HORA: 15:00-16:00
SEMESTRE: 2º
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1.1.1 Tipos de imperfecciones en los cristales……………………………….. 31.2 Defectos puntuales…………………………………………………………... 71.3 Defectos lineales……………………………………………………………...
1.6 Movimiento atómico…………………………………………………………. 211.6.1 Los átomos en un cristal…………………………………………………. 221.7 Difusión………………………………………………………………………. 231.8 Mecanismos de difusión……………………………………………………. 241.8.1 Intercambio directo……………………………………………………….. 2418.2 Anillo…………………………………………………………………………. 251.8.3 Difusión por vacantes………………………………………………………
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1.5.2 El Número atómico.
Es el número entero positivo que equivale al número total de protones
existentes en el núcleo atómico. Es característico de cada elemento químico y
representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.
El número atómico es el número Z
que acompaña al símbolo X de un
elemento, ZX. Un átomo neutro posee el
mismo número de protones que de
electrones, de manera que Z indica
también el número de electrones de un
átomo neutro.
Masa Atómica.
La curiosidad acerca del tamaño y masa del átomo atrajo a cientos de
científicos durante un largo periodo en el que la falta de instrumentos y técnicas
apropiadas impidió obtener respuestas satisfactorias. Posteriormente se
diseñaron numerosos experimentos ingeniosos para determinar el tamaño y
masa de los diferentes átomos. Un átomo es tan pequeño que una sola gota de
agua contiene más de mil trillones de átomos.
De la ley de Avogadro
se desprende que las masas
de un volumen patrón de
diferentes gases (es decir,
sus densidades) son
proporcionales a la masa de
cada molécula individual de gas. En ocasiones se habla de “peso atómico”
aunque lo correcto es “masa atómica”. La masa es una propiedad del cuerpo,
mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre el cuerpo a causa de la
gravedad.
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La observación de que muchas masas atómicas se aproximan a
números enteros llevó al químico británico William Prout a sugerir, en 1816,
que todos los elementos podrían estar compuestos por átomos de hidrógeno.
El descubrimiento de estas masas atómicas fraccionarias pareció invalidar la
hipótesis de Prout hasta un siglo después, cuando se descubrió que
generalmente los átomos de un elemento dado no tienen toda la misma masa.
Los átomos de un mismo elemento con diferente masa se conocen como
isótopos.
En sí la masa atómica de un elemento es el número que indica cuántas
veces mayor es la masa de un átomo de dicho elemento que la unidad de
masa atómica (uma).
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1.6 Movimiento atómico.
Se mueve en toda direcciones en el
seno del espacio vació, atrayéndose unos a
otros cuando están separados por pequeñas
distancia, pero repeliéndose cuando se le trata
de juntar uno con otro.
El cambio físico no es más que la
retribución de los átomos. No hay alteración en
el átomo mismo.
Los átomos de gases, líquidos y sólidos están en
constante movimiento y se desplazan en el espacio tras un
período de tiempo. En los gases, el movimiento de los
átomos es relativamente veloz, tal efecto se puede
apreciar por el rápido avance de los olores desprendidos al
cocinar o el de las partículas de humo. En los líquidos, los
átomos poseen un movimiento más lento, esto se pone en
evidencia en el movimiento de las tintas que se disuelven
en agua líquida. El transporte de masa en líquidos y
sólidos se origina generalmente debido a una combinación de convección
(movilización de fluido) y difusión. En los sólidos, estos movimientos atómicos
quedan restringidos (no existe convección), debido a los enlaces que
mantienen los átomos en las posiciones de equilibrio, por lo cual el único
mecanismo de transporte de masa es la difusión. Sin embargo las vibraciones
térmicas que tienen lugar en sólidos permiten que algunos átomos se muevan.
La difusión de éstos en metales y aleaciones es particularmente importante si
consideramos el hecho de que la mayor parte de las reacciones en estado
sólido llevan consigo movimientos atómicos; como ejemplo se pueden citar la
formación de núcleos y crecimiento de nuevos granos en la recristalización de
un metal trabajado en frío y la precipitación de una segunda fase a partir de
una solución sólida.
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1.6.1 Los átomos en un cristal.
Los tomos en un cristal no están estacionarios; ellos se mueven
apreciablemente de sus posiciones principales.
Por estudios de difracción se obtiene información no solamente acerca
de las principales posiciones atómicas sino también:
De las funciones de probabilidad de la densidad de los átomos individuales.
Además se obtiene una medición de sus tipos de desplazamiento promedio de las posiciones principales, considerando todas las unidades repetidas en el cristal.
Ambos modos de información son expresados por figuras en la
literatura química y cristalográfica; donde los átomos son
convenientemente representados por elipsoides de vibración.
En tales figuras no es difícil reconocer los rasgos cualitativos de los
movimientos atómicos.
En un cristal real, los átomos están vibrando cerca de sus posiciones de
equilibrio (desorden dinámico), y esto puede ser distribuido sobre diferentes
conjuntos de posiciones de equilibrio de una celda unitaria a otra (desorden
estático).
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1.7 Difusión.
Fenómenos de transporte por movimiento atómico La mayor parte de los
procesos y reacciones más importantes del tratamiento de materiales se basa
en la transferencia de masa.
El fenómeno de difusión se puede demostrar mediante el par difusor
formado por la unión de dos metales puestos en contacto (Cu-Ni). Este par se
calienta a elevada temperatura durante un largo período de tiempo y luego se
enfría.
El análisis químico revela:
Cu y Ni en los extremos separados por una región de aleación. La
composición de ambos metales varía con la distancia.
Interdifusión: átomos de un metal difunden en el otro
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Macroscópicamente: cambios de concentración que ocurren con el Tiempo
(Cu-Ni).
Transporte de átomos desde las regiones de elevada concentración a baja
concentración.
Autodifusión: átomos del mismo tipo intercambian posiciones
1.8 Mecanismos de difusión.
En materiales sólidos, los átomos están en continuo movimiento,
cambian rápidamente de posición.
Movilidad:
1) un lugar vecino vacío
2) el átomo debe tener suficiente energía como para romper los enlaces con
átomos vecinos y distorsionar la red durante el desplazamiento.
1.8.1Intercambio directo.
Este mecanismo es muy improbable, por la fuerte repulsión de corto
alcance de los átomos, lo que prohíbe la ocupación de la posición intermedia
donde los dos átomos deberían estar a mitad de camino.
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1.8.2 Anillo
Aquí las fuerzas repulsivas juegan un rol positivo, cada átomo “empujando” a
su vecino en el curso de una permutación circular. Sin embargo este
mecanismo requiere la coordinación de varios saltos atómicos, lo que hace que
su ocurrencia sea improbable.
1.8.3 Difusión por vacantes.
Mecanismo de difusión que implica el cambio de un átomo desde una
posición reticular normal a uno vacante.
Proceso necesita presencia de vacantes y la posibilidades de difusión es
función del numero de defectos que existan (T ºC)
El movimiento de los átomos va en sentido opuesto al de las vacantes.
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La autodifusión y la interdifusión (átomos de soluto sustituyen a los de
solvente) ocurren mediante este mecanismo.
1.8.4 Difusión intersticial.
Mecanismo de difusión que implica átomos que van desde una posición
intersticial a otra vecina desocupada.
El mecanismo tiene lugar por interdifusión de solutos(C,H,N y O) que
tiene átomos pequeños. Los solutos sustitucionales raramente ocupan
posiciones intersticiales y no difunden por este mecanismo.
Esta difusión ocurre más rápidamente que la difusión por vacantes (más
movilidad).
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Conclusión.
En esta unidad se aborda el concepto de aleación, y posibilidades
estructurales que aparecen en las principales aleaciones metálicas de interés
industrial, así mismo, se estudian los distintos defectos estructurales presentes
en los metales y sus implicaciones en el comportamiento mecánico del
material, esto, a fin de comprender la interrelación estructura-propiedades-
procesamiento en los materiales metálicos.
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Bibliografía.
Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales.Autor: William D. Callister, Jr.Año de publicación: 1995.Editorial: Reverte S.A. Ciencia de los materiales Autores: Javier Fernández Carrasquilla y José Mª Lasheras Esteban.Año de publicación: 1992. Editorial: Donostiarra S.A. Introducción a la ciencia de los materiales para ingenieros Autor: James F. Shackelford. Año de publicación: 2005Editorial: Pearson Education. http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/