Problemas:

Clase 7

1. Solubilidad del Azúcar

Determinar qué masa de azúcar se disuelve en 1500 g de agua a 90ºC. Si esta solución se enfría a 20ºC, determinar la masa de azúcar que precipita y la composición del jarabe saturado.

2. Aleación Mg-Pb

Un lingote de aleación Mg-Pb de una masa de 5.5 kg consiste en la fase α sólida a 200ºC con una composición justo por debajo del límite de solubilidad. Determinar:

• La masa de plomo en el lingote.
• La masa de plomo que se puede adicionalmente disolver a 350ºC.

3. Composición de Fase α

Una aleación hipotética A45wt%B55wt% consiste a cierta temperatura de 50% de las fases α y β. Si la composición de la fase β es A10wt%B90wt%, ¿cuál es la composición de la fase α?

4. Aleación Ag-Cu

Una aleación 20%wt Ag 80%wt Cu se calienta a una temperatura donde las fases α y líquido coexisten. Si la composición de la fase líquida es 45%wt Ag determinar:

• La temperatura del sistema
• La composición de la fase α
• Las fracciones (en peso) de dos fases.

5. Fracciones de Fases en Aleación Ag-Cu

Para una aleación 30%wt Ag 70%wt Cu a 775 ºC determinar:

• Fracciones en peso de las fases α y β
• Fracciones en peso de la fase α primaria y de la fase eutéctica
• Fracción (en peso) de la fase α eutéctica
• Fracciones de las fases a 600ºC

Clase 8

1. Fracciones de Fases en Aleación Fe-C

Para una aleación de 99.65%wt Fe – 0.35%wt C a temperatura justo por debajo de la reacción eutectoide determinar:

• Las fracciones de ferrita total y de cementita
• Las fracciones de ferrita proeutectoide y de perlita
• La fracción de ferrita eutectoide.

2. Enfriamiento de Austenita

2.5 kg de austenita que contiene 0.86 wt% de C se enfría por debajo de 727 ºC.

• ¿Cuál es la fase proeutectoide?
• ¿Cuántos kilos hay de ferrita total y de cementita?
• ¿Cuántos kilos hay de perlita y de la fase proeutectoide?

Clase 10

1. Ubicación de Átomo de Impureza

Indique la ubicación en la vecindad de una dislocación de borde en la que se esperaría que se encuentre un átomo de impureza intersticial.

2. Límite Elástico de Aleación Cu-30Zn

A partir de la gráfica del límite elástico versus tamaño de grano para un latón Cu-30Zn, determine los valores de las dos constantes de material en la ecuación de Hall-Petch. Predecir el límite elástico de esta aleación cuando el tamaño de grano promedio es de 2 * 10-3 mm

Clase 11

1. Prueba de Flexión de Vidrio

Se realizó una prueba de flexión de tres puntos en una muestra de vidrio con una sección transversal rectangular de altura 6 mm y anchura 12 mm; la distancia entre los puntos de apoyo es de 45 mm. Calcular el módulo de ruptura a la flexión si la carga en la fractura es 290 N; Calcular la deflexión máxima de la barra para la carga de 266 N si el módulo de Young de vidrio es de 70 GPa.

2. Densidad de Alúmina Porosa

La densidad de alúmina masiva Al₂O₃ es 3,95 g / cm³. Calcular la densidad de Al₂O₃ cerámica porosa si el módulo de Young de cerámica porosa es un 80% del material masivo. Asumir que la porosidad crítica es de 40%, y que el módulo de Young disminuye de modo lineal con la porosidad.

3. Temperatura Máxima de Funcionamiento

Para muchos materiales viscosos, la viscosidad se puede definir en términos de la expresión donde σ y dε/dt son esfuerzo y la velocidad de deformación, respectivamente. A una barra cilíndrica de soda-sosa vidrio de un diámetro de 5 mm y de longitud 100 mm se aplica una fuerza de tracción de 1 N. Si la deformación total de la muestra acumulada durante una semana no debe superar 1mm, determinar la temperatura máxima de funcionamiento de la barra. n=σ/dε/dt

Clase 12

1. Peso Molecular de Polipropileno

La siguiente tabla enumera los datos de peso molecular para un material de polipropileno. Calcular:

• El peso molecular medio numérico
• El peso molecular medio másico
• El grado de polimerización.

2. Cristalinidad de Politetrafluoroetileno

La densidad y el grado de cristalinidad asociado para dos tipos de politetrafluoroetileno son:

• 2.144 g / cm³ – 51.3%
• 2.215 g / cm³ – 74.2%

Calcular la densidad de politetrafluoroetileno completamente cristalino y completamente amorfo. Determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra con la densidad de 2.26 g/cm³

3. Copolímero de Estructura Alternos

Un copolímero de estructura de monómeros alternos posee el peso molecular medio numérico 250 000 g/mol y grado de polimerización de 1.7*10³. Si una de las unidades de repetición es estireno, ¿cuál es la otra unidad de repetición: etileno, propileno, tetrafluoroetileno o cloruro de vinilo?

Clase 13

1. Compuesto Reforzado con Fibras

Se producirá un compuesto reforzado con fibras continuas que consiste en un 30% vol de fibras de carburo de silicio y de la matriz de policarbonato. Las características mecánicas de estos materiales se dan en la tabla. Calcular:

• El módulo de Young longitudinal del compuesto
• Resistencia a la tracción longitudinal
• La fuerza máxima axial aplicada a una muestra del compuesto con una sección transversal de 10 mm².

2. Módulos de Young de Refuerzo y Matriz

Una estructura laminada formada por la tela de fibras de carbono y epoxi posee los valores del módulo de Young en las direcciones longitudinal y transversal de 113 y 11.7 GPa, respectivamente. ¿Cuáles son los valores de los módulos de Young del refuerzo y de la matriz si la fracción volúmica de la tela es 0.5?

Adicionales:

1. Sistema Bi-Sb

Para el sistema Bi-Sb, determinar:

1. Temperaturas de inicio y finalización de la solidificación para una composición del 20% en peso de Sb: Inicio~=400ºC Final~=280ºC.
2. Porcentaje máximo de Sb que daría un aliatge completamente líquido a 500ºC: 500ºC~=42% Sb máximo.
3. Fases presentes, composición y cantidad relativa de cada fase para una composición del 50 % en peso de Sb a 400ºC: Fases L+α. Composición: α~=66%Sb y 34%Bi. L~=20%Sb y 80%Bi. Cantidad relativa: L=66-50/55-20=35%; α=65%

2. Afirmaciones Verdaderas o Falsas

1. Verdadero: A un 80% de Sb, a 500ºC hay más sólido que líquido.
2. Verdadero: A un 80% de Sb, la última cantidad de líquido que solidifica tiene aproximadamente un 36% de Bi.
3. Verdadero: A un 20 % de Bi, la solidificación se inicia a una temperatura de aproximadamente 600ºC.
4. Falso: A un 10% de Sb y 270ºC coexisteixen las fases líquida y sólida-α. Corrección: 10% y 270ºC=>Sólido, α. Fase líquida y sólida=>10% y 380ºC.

3. Diagrama de Fases Pb-Sn

La figura muestra el diagrama de fases de equilibrio del sistema Pb-Sn. Se pide:

1. Determinar la solubilidad máxima del Pb en Sn y de Sn en Pb a 150ºC: Pb en Sn:~1,5%Pb. Sn en Pb:~10%Sn.
2. Determinar la cantidad de Sn disuelto en la fase α a 250ºC para un 20% de Sn en la composición nominal: Dos fases α+L: Composición: α:~=12% de Sn. L:~=32% de Sn. Cantidad: α=32-20/32-12=60%. L=20-12/32-12=40%.
3. Estudiar el aliatge del 40% en peso de Sn y calcular la composición y cantidad de las fases presentes a 300ºC, 200ºC y 100ºC. Describir la microestructura resultante: ga)40% de Sn. 300ºC Todo es líquido. 200ºC: 2 fases α+L. Composiciónes: α=18% de Sn. L=56% de Sn. Cantidad: α=56-40/56-18=42,1% L=57,9%. gb)100ºC: 2 fases: α+β. Composiciónes: α=5%Sn. β=98%Sn. Cantidad: α=98-40/98-5=62,4%. β=37,6%. Microestructura: α Primaria(proeutéctica)+Eutéctica α+β