Ciencia de Materiales: Estructuras Cristalinas, Defectos y Propiedades

Estructuras Cristalinas y Defectos

Metales

Expresiones ciertas: Una aleación metálica policristalina puede comportarse como un material anisótropo.

– Se puede calcular la densidad de un material metálico si conocemos la estructura cristalina, pero no coincide con el valor experimental. Esto se debe a que: Estamos considerando un átomo como una esfera rígida y no lo es.

Las dislocaciones son: Defectos lineales que favorecen la deformación plástica por deslizamiento.

La presencia de impurezas en las estructuras metálicas: Aumentan su límite elástico convencional.

– En la red hexagonal compacta, la densidad atómica superficial de (1120): 2 𝑎𝑐√3

El tamaño del grano de una aleación está correlacionado con la ductilidad en sentido: Directo

– La celda unitaria de aluminio (FCC) tiene un parámetro reticular de a=440, el radio atómico será: 1.55

En relación con el enlace atómico: El enlace metálico es no direccional.

– La distancia entre planos de la familia (200) del Fe a temperatura ambiente es 0.1431 nm, el parámetro de red será: 0.2862 nm

Las dislocaciones son defectos de los materiales cristalinos. Disminuyen la resistencia mecánica.

Las estructuras cristalinas de empaquetamiento compacto son: La FCC y la HC

– Los sistemas de deslizamiento de un cristal BCC están formados por: Planos (110) y direcciones [111]

Cuanto más fino sea el grano de un material metálico: Su límite elástico será mayor.

– La densidad atómica del Ni (FCC) se relaciona con el parámetro de su red según: 4 𝑎3

El factor de empaquetamiento atómico de los metales:

  • Depende de la red de nudos en la que cristalizan
  • Es independiente de la naturaleza del átomo que ocupe las posiciones de equilibrio en la red
  • Es independiente del tamaño del grano cristalino

En lo que se refiere a los defectos de las estructuras cristalinas: Las impurezas disminuyen la conductividad eléctrica.

Respecto a la isotropía y anisotropía de los materiales: En un material isótropo la conductividad eléctrica es la misma en todas las direcciones.

– El radio del Fe a temperatura ambiente viene dado por la relación 𝑎/𝑅

– El borde de grano es un defecto en los materiales cristalinos que: Ninguna es correcta (Disminuye resistencia mecánica, aumenta su conductividad eléctrica y dificulta la difusión).

Afirmaciones ciertas: No existe temperatura de transición vítrea en materiales cristalinos.

– Identifica cuál de los planos de FCC tiene una densidad atómica igual a 𝟐/𝒂𝟐√𝟑: (110)

– La densidad del plano (020) es 1/a2, ¿de qué tipo de red cúbica se trata?: De la cúbica centrada en el cuerpo

– Para la red FCC de un metal el plano de máxima densidad atómica es (111)

En relación con la red hexagonal compacta: Su FEA es idéntica al FCC.

– En la red BCC el número de átomos por celdilla es 2.

Las dislocaciones de borde son un tipo de defecto en los materiales: Su movimiento supone un ligero rearreglo (recolocación) de los átomos.

– En la estructura hexagonal compacta, el índice de coordinación es 12 si c/a = 1.63

En los materiales metálicos se observan defectos puntuales: Las impurezas pueden ser intersticiales.

Los átomos se pueden colocar ordenadamente en el espacio formando: 7 sistemas cristalinos y 14 redes de Bravais.

En cuanto al FEA (factor de empaquetamiento) de la estructura BCC: Tiene un valor inferior al de la estructura HC

Cerámicos

– La blenda, sulfuro de zinc = AX, cristaliza en la red y presenta la misma base estructural que: El diamante

– En cerámicos donde la relación rc/ra oscila entre 0.4 y 0.7 la tangencia entre iones tiene lugar cuando: IC=6

– Si el radio del carbono es 77pm, el parámetro de red del diamante es a=356 pm

– El MnS es un compuesto cerámico de radios iónicos R(Mn2+) = 0.091 nm y R(O2-) = 0.132 nm. El tipo de estructura cristalina es: Tipo NaCl

– La densidad del sulfuro de zinc sabiendo que el Pm (Zn) = 65.37 g/mol, Pm (S) = 32.06 g/mol y el parámetro de red es 5.4·10-8 cm es: 4.12 g/cm3

– En los materiales cerámicos AX de IC=8 se verifica que: 𝑎 = 2𝑅𝑐+ 2𝑅𝑎

– Tenemos un material cerámico donde el parámetro reticular es a=Rc+Ra/4√3 le corresponde un IC: 6

La sílice: Es una cerámica covalente.

– La fragilidad de la alúmina al someterla a una carga uniaxial se explica en base a: La existencia de defectos extrínsecos (poros).

– La fragilidad de una cerámica porosa con un 10% de porosidad aumenta: Cuanto mayor es la longitud de los poros.

El grafito es un cerámico covalente: Blando y con buena conductividad eléctrica.

La blenda tiene: Estructura FCC para los aniones con los cationes ocupando la mitad de los huecos tetraédricos.

El grafito es un: Cerámico cristalino con enlaces covalentes y fuerzas de van der Waals.

El defecto estructural denominado Schottky consiste: Combinación de vacantes catiónicas y aniónicas en un número tal que se mantenga la electroneutralidad.

En los cerámicos con estructura tipo corindón (Al2O3): El O2- ocupa posiciones de hexagonal compacta y el Al3+ ocupa dos tercios de sus huecos octaédricos.

En lo relativo a los defectos en una estructura cristalina de materiales cerámicos: El defecto Frenkel está formado por una vacante catiónica y un catión intersticial.

La estructura cristalina del diamante: Están ocupados todos los huecos tetraédricos.

– La densidad atómica de la dirección [111] del CsCl: Ninguna es correcta (2/a2√2)(1/a2√3)(2/a2√3).

– El CsCl es un cerámico cristalino de índice de coordinación: 8

En lo que se refiere a los defectos que afectan a las estructuras cristalinas de los cerámicos: La presencia de poros origina microgrietas cuando se les somete a tensiones.

La estructura y el grado de compactación de los cerámicos cristalinos iónicos exige que: Cada catión haga tangencia con todos los aniones que le rodean.

Los materiales cerámicos tienen una serie de propiedades características: Son materiales inorgánicos no metálicos.

Acerca del comportamiento frente a la temperatura en los vidrios: No existe una temperatura definida para su solidificación.

– La estructura de un cerámico AX presenta FCC con huecos tetraédricos ocupados uno sí uno no, se corresponde a: ZnS

En cuanto a la estructura cristalina: El Al y el NaCl tiene la misma red cristalina.

– Los materiales cerámicos tipo AX con relación de tamaños Rc/Ra es 0.32 presenta: Estructura tipo blenda.

– La red de la estructura perovskita se corresponde con: Cúbica simple.

– El UO2 es combustible nuclear, se trata de un cerámico CaF2 cuyo grado de compactación viene dado por: a3=4R(U4+)+4R(O2-)

– El TiBaO4 es un material cerámico piezoeléctrico que cristaliza en una red: Ninguna correcta (FCC)(BCC)(HC)

Polímeros

Los polímeros amorfos en comparación con los semicristalinos se caracterizan por: Menor densidad.

Respecto a la estructura de los plásticos: La configuración isostática favorece un mayor grado de cristalinidad.

– En plásticos como la baquelita (termoestable) cabe esperar: Menor densidad que en el PP.

Un isómero sindiotáctico tiene: Cadenas laterales regularmente alternadas a ambos lados de la cadena principal.

Respecto a los polímeros ¿Cuál de estas afirmaciones es falsa?: Los polímeros termoplásticos polimerizan por condensación.

El metacrilato: Es reutilizable

– Si tenemos un plástico con determinada composición química, ¿Con qué tipo de estructura tendría mayor densidad?: Lineal

Los polímeros semicristalinos presentan mayor resistencia mecánica: Cuando presentan mayor cantidad de cadenas lineales sin ramificación.

Enunciado verdadero respecto a la isomería geométrica de los polímeros: El isómero CIS no presenta impedimento para el libre giro de la cadena.

– Se llama peso molecular medio de un polímero a: Ninguna correcta (Peso molecular del monómero que se repite en la cadena) (Número de unidades monoméricas en un copolímero) (Número de enlaces entre macromoléculas).

En los elastómeros la deformación experimentada es: Elástica y no lineal.

Expresión cierta: Las configuraciones CIS de las cadenas favorecen el comportamiento elástico de los plásticos.

– Cabe esperar mayor estabilidad química frente a disolventes orgánicos en: Polímeros lineales.

Los termoplásticos constituyen una familia de materiales de gran aplicación industrial: El PE presentan distintas variedades con diferentes densidades.

El grado de cristalinidad aumenta cuando: Disminuye la velocidad de enfriamiento y disminuye la ramificación de las unidades monoméricas.

Respecto al comportamiento de los plásticos: Monómeros simétricos dan lugar a termoplásticos de mayor grado de cristalinidad que los no simétricos.

Las piezas de material termoplástico se pueden obtener usando diferentes procedimientos de conformado: Para el moldeo por soplado se emplea una preforma obtenida por compresión.

Respecto a los plásticos termoplásticos: Son plásticos semicristalinos o amorfos.

Estructura que proporciona al polímero mayor densidad: Cadena lineal e isomería isostática.

En la obtención de polímeros: La polimerización por adición reaccionan monómeros bifuncionales.

Los polímeros termoplásticos están formados por largas cadenas: De peso molecular promedio.

En los polímeros ramificados: Disminuye su densidad con las ramificaciones.

Que aspecto no se considera estructura química de un polímero: Disposición relativa de las cadenas en el estado sólido.

El polietileno de alta densidad: Se caracteriza por presentar en su estructura mayor porcentaje de cadenas lineales que el de baja densidad.

Afirmación sobre el caucho: El grado de entrecruzamiento condiciona el grado de elasticidad del caucho.

Materiales compuestos

– En materiales compuestos reforzados con fibras, la longitud de fibra crítica es: Inversamente proporcional a la resistencia a la cizalladura de la matriz.

– ¿Cuál utilizarías para una aplicación donde se requiere buena estabilidad térmica?: Aluminio reforzado con fibra de Wolframio.

– Material compuesto con mejor comportamiento a altas temperaturas: Aluminio reforzado por dispersión con alúmina.

En los materiales compuesto-particulados reforzados por dispersión: Las partículas de tamaño inferior a una micra impiden el movimiento de las dislocaciones.

– En un material compuesto enfibrado sometido a un esfuerzo perpendicular a la dirección de la fibra: La tensión es la misma para la matriz y la fibra.

Respecto a los materiales compuestos de fibra continua: La longitud crítica es independiente del límite elástico de la fibra.

El estado de isotensión de un compuesto enfibrado: Permite conocer el comportamiento elástico del mismo en la dirección perpendicular al refuerzo.

Tratamientos Térmicos de Aceros y Fundiciones

1- El normalizado de una fundición gris permite obtener una microestructura de: Grafito y ferrita.

2- Una fundición de 2.7% en C, 0.5% en Si, 0,1% en S y 0,1% en P se enfría lentamente bajo condiciones de equilibrio. Su estructura esta por: Perlita y cementita.

3- Para que se pueda llevar a cabo un tratamiento de temple por precipitación se precisa de la existencia de: Una solución sólida a alta temperatura cuya solubilidad disminuya con la disminución de la temperatura y una fase dura y frágil que precipite.

4- La ferrita admite menor cantidad de C en solución que la austenita porque: Los huecos octaédricos de la primera son de menor tamaño que de la segunda.

5- El C en los diagramas de Fe-C estable y metaestable puede presentarse en las siguientes formas: Libre, combinado y disuelto.

6- La dureza de la martensita depende de: La cantidad de C del acero.

7- El Mo en las curvas de la S: Retrasa más la zona perlítica que la bainitica.

9- La disminución de dureza en el revenido depende de: La temperatura de revenido.

10- Cual de los siguientes aceros sería adecuado para fabricar una corona dentada que hay que cementar: 0.17%C, 1.17% Cr y 1.05% Ni.

11- Un acero de 0.3% en carbono se calienta hasta 800ºC. Cuál de las afirmaciones es válida: Su estructura está formada por dos fases.

12- La cementación se ve favorecida cuando el acero presenta estructura: Austenítica.

13- En lo relativo a los microconstituyentes de las fundiciones: El grafito es el responsable de que las fundiciones grises presenten buena resistencia al desgaste y a la corrosión.

14- El Austempering permite obtener aceros con resistencia mecaniza y dureza: Semejantes a las de un tratamiento de bonificado. Bonificado = temple + revenido.

15- El grafito tipo nodular se obtiene por: Recocido de maleabilización de una fundición blanca.

16- El grafito esferoidal en las fundiciones: Permite conseguir fundición con resistencia mecánica similar a la del acero carbono.

17- La temperatura de cementación debe ser siempre: Superior a la crítica superior. Acm

18- En los diagramas de enfriamiento continuo se observa que las líneas de comienzo y fin de las transformaciones están: Desplazadas hacia la derecha y hacia abajo respecto de los isotérmicos.

19- Las fundiciones aleadas resistentes a altas temperaturas son: Fundiciones blancas que llevan cromo.

20- Respecto a los tratamientos termoquímicos: En el tratamiento de cementación previamente se templa y reviene.

21- En el Martempering se utiliza en sustitución del temple convencional: Para conseguir que la transformación martensítica ocurra a la vez en toda la pieza.

22- En cuanto a los tipo de grafito: El grafito esferoidal aporta la mayor tenacidad.

23- La perlita tiene: Menos resistencia pero más tenacidad que la cementita.

24- Un redondo de acero de 12 mm de diámetro y 0.9% de carbono se calienta +20ºC de su A1 y se enfría en agua a 0ºC ¿Microestructura?: Cementita, martensita y austenita retenida.

25- En los aceros hipereutectoides sometidos a recocido globular la cementita aparece: Embebida en la ferrita.

26- Contenido aproximado en perlita un acero al carbono con 0,2% de carbono: 25%

27- Una muestra de acero que no presenta magnetismo: Estructura austenítica.

28- La adición de aleantes como el cromo origina: Una mejora en la templabilidad del acero.

29- En relación con las fundiciones: La ferrita con Si en disoluciones presenta mayor dureza y resistencia mecánica.

30- Una fundición con alto potencial de grafitización se enfría lentamente desde estado fundido, microestructura?: Ferrita y grafito.

31- El endurecimiento por precipitación: Requiere una fase secundaria de alta dureza.

33- En el tratamiento térmico de Austempering: Se obtiene bainita.

34- El Martempering la etapa de mantenimiento a la trayectoria por encima de 𝛃: Homogeniza la temperatura de toda la pieza.

35- La cementación es un tratamiento termoquímico: Se aplica a aceros con muy bajo contenido en carbono.

36- Tratamiento de nitruración debe ser realizado sobre acero: Aleado.

37- El grafito tipo B, en forma de rosetas es típico de: Fundiciones grises enfriados a gran velocidad.

38- El recocido de maleabilización se aplica: Para conseguir grafito nodular a partir de cementita.

39- Las fundiciones maleables: Siguen el diagrama metaestable y luego se tratan térmicamente.

41- Relación con los tratamiento termoquímicos de los aceros: Para cementar el acero debe estar en estado austenítico.

42- Se pretende conseguir mediante un tratamiento isotérmico que un acero quede con dureza 40 HRc: Martempering.

43- El tratamiento de bonificado sobre una pieza nitrurada debe realizarse: Antes de la fase de nitruración.

44- Para conseguir un grafito tipo esferoidal en una fundición debemos: Utilizar magnesio.

45- El tratamiento de enfriamiento continuo alternativo al Austempering es: El bonificado

46- Se denomina templabilidad: Máxima capacidad de un acero templado para obtener martensita en todos los puntos de su sección.

47- Un acero con un 0.03% de C, un 18% de Cr y un 8% de Ni: Acero inoxidable austenítico.

48- La microestructura de una fund. gris que solidifica con el diagrama estable hasta antes del eutectoide y con el diagrama metaestable desde el eutectoide y hasta una temp ambiente será: Grafito, ferrita y perlita.

49- Cuando una aleación al enfriar experimenta una transformación perlítica: Aparece en su microestructura un constituyente bifásico.

50- Cuando a un material se le somete a un ensayo de tracción a temperatura mayores que la temperatura ambiente dará: Menor módulo de Young.

51- El microconstituyente de mayor dureza obtenido en un acero bajo condiciones de equilibrio es: Cementita

52- La microestructura con un acero 0.9% de carbono: 98,3% de perlita y 1.7% de cementita.

54- Un redondo de acero de 12 mm de diámetro y 0.8% de carbono se calienta +25ºC de su Ac1 y se enfría en agua a 15ºC. Posteriormente se le calienta a una temperatura inferior en 200ºC a su Ac3 y se enfría al aire ¿Microestructura?: Martensita revenida.

55- Los aceros inoxidables más resistentes mecánicamente, pero con menor resistencia de corrosión son: Los martensíticos.

56- La templabilidad de los aceros: Aumenta al aumentar el porcentaje de aleantes tipo Cr, Mn, Ni, Mo.

57- La obtención de estructuras 100% martensíticas en un acero a nivel industrial requiere que: Ms se encuentre por encima de la temperatura ambiente.

58- Queremos obtener un acero de elevada tenacidad: Haremos un Austempering o un bonificado.

59- Tenemos un acero con un 22% de Cr y alfágenos: Es un acero inoxidable ferrítico.

60- Cual de las afirmación a los punto críticos de los aceros es cierta: Calentamientos por encima de la temperatura critica superior provoca contracciones de volumen.

61- La Fe3C secundaria: Aparece en forma de retícula continua en aceros hipereutectoides.

62- La capacidad de temple depende de: Del contenido en carbono del acero.

63- El normalizado es un tratamiento térmico que permite: Obtener granos de tamaño homogéneo en aceros hipoeutectoides.

64- En el tratamiento de martempering: Se obtiene martensita de menor fragilidad que la obtenida en el temple convencional.

65- El tratamiento térmico de temple en aceros hipereutectoides se realiza: Temperatura de austenización incompleta.

66- Al aumentar la temperatura de revenido:

  • Aumenta la ductilidad del acero
  • Disminuye la resistencia mecánica del acero
  • Disminuye la dureza
  • Todas son correctas

67- En la realización del ensayo de dureza Brinell de dureza para un acero con carga de 187,5 kg se utiliza: Un penetrador de bola de acero de 2.5 mm.

68- En la realización de un ensayo de dureza Rockwell C se aplica: Una precarga de 10 kg y una carga posterior de 140 kg.

69- La estricción en la probeta recocida aparece una vez que se a alcanzado: La carga máxima.

70- En la zona de fluencia: Aumenta rápidamente la deformación sin que apenas se modifique la carga.

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