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SOLIDIFICACIÓN

Y

ALEACIONES

El material puede ser utilizado tal como se solidifica, o procesarse, tratarse térmicamente. Las estructuras producidas durante la solidificación afectan las propiedades e influyen en el tipo de procesamiento subsecuente necesario para lograr las propiedades finales

Energía libre volumétrica en función de la temperatura de un metal puro. A una temperatura inferior a la solidificación, el sólido tiene una energía libre menor y es estable Se crea una superficie de separación (interficie) cuando se forma un sólido a partir del líquido La energía libre total del sistema sólido-liquido cambia con el tamaño del sólido. El sólido es un embrión si su radio es menor que el radio crítico, y es un núcleo si su radio es mayor que el radio crítico 𝐴 = 4 𝜋 𝑟 2 𝑉 = 4 3 𝜋 .𝑟 3

NUCLEACIÓN HOMOGÉNEA

La Energía Libre Volumétrica está dada por

∗

∗

∗

Valores de temperatura de solidificación ( Tm) , Calor Latente de fusión (  Hf), Energía superficial (σ ) Subenfrimiento (  T)

∆ 𝐹 𝑣 = ∆ 𝐺𝑣 = 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔 í 𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚 é 𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎

r = Radio Crítico*

NUCLEACIÓN HETEROGENEA Un sólido que se forma sobre una impureza puede adquirir el radio crítico con menor crecimiento en la energía superficial. Así la nucleación heterogénea puede darse con subenfriamientos relativamente bajos.

CRECIMIENTO a)El crecimiento planar ocurre cuando la temperatura del líquido está por encima de la temperatura de solidificación

DESARROLLO DE LA

MACROESTRUCTURA

a) Se inicia la nucleación b) Se forma la zona fría c) El crecimiento preferenci produce la zona columnar. d) La nucleación adicional crea la zona equiaxial

DEFECTOS DE SOLIDIFICACION Aunque un gran número de defectos pueden introducirse, dos de ellos merecen atención.

• Contracción
• Porosidad LA CONTRACCION : El material se encoge o contrae hasta un 7%

REGLA DE HUME ROTHERRY (para solución sólida) 1.- Diámetro de átomos de tamaño similar, <= a 15 % de diferencia 2.- Misma estructura cristalina 3.- La misma valencia y electronegatividad similares

PROBLEMA (a)¿Cuál es la masa en gramos de un átomo de cobre? (b) ¿Cuántos átomos de cobre hay en un gramo de cobre? Solución (a) La masa atómica del cobre es de 63.54 g/mol. Dado que en 63.54 g de cobre , hay átomos, el número de granos en un átomo es de: Masa de un átomo = Masa de un átomo = 1.05 x 10

• gramos (b) El número de átomos de Cobre = El número de átomos de Cobre = 9.47 x 10 21 átomos

PROBLEMA El revestimiento (capa exterior) de la moneda de un cuarto de dólar USA, esta formado por una aleación de 75 % en peso de cobre y 25 % en peso de níquel. ¿ Cuáles son los porcentajes atómicos de Cu y Ni que contiene este material? SOLUCIÓN Tomando como base 100 gramos de la aleación tendrá 75 g de Cu y 25 g de Ni, con este dato hallamos los mol-gramo de Cu y Ni.

PROBLEMA Un compuesto intermetalico tiene la fórmula química general donde x e y son números enteros simples y esta formado por 42.04% en peso de níquel y 57.96% en peso de aluminio. ¿Cuál es la formula sencilla de este compuesto de níquel y aluminio? SOLUCIÓN Determinamos primero las fracciones molares de Ni y Al en este compuesto. Tomando como base 100 gramos del compuesto se tendrán 42.04 gramos de Ni y 57.96 gramos de Al.

PROBLEMA Hallamos la fracciones molares 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖 ó 𝑛𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑁𝑖 = 0.7160 𝑚𝑜𝑙 2.8643 𝑚𝑜𝑙 =0. 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖 ó 𝑛𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝐴𝑙 = 2,1483 𝑚𝑜𝑙 2.8643 𝑚𝑜𝑙 =0.