Tp n° 1 y 2
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Este documento presenta un trabajo práctico sobre materiales metálicos realizado por Georgina Alejandra Romano. El trabajo incluye 16 preguntas sobre conceptos clave relacionados con el enlace metálico, las estructuras cristalinas cúbicas de cara centrada (FCC) y de cuerpo centrado (BCC), y la difracción de rayos X. Algunas preguntas piden calcular parámetros de red, densidades, distancias interplanares y ángulos de difracción para diferentes materiales como el cobre y el hierro.
Tp n° 1 y 2
- 1. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL DELTA INGENIERA MECANICA Segundo Año MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N°1 y 2 ROMANO, Georgina Alejandra
- 2. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 1 1- Defina el “Enlace Metálico”. Esquematizarlo. Enlace metálico: se da entre elementos de electronegatividades bajas y muy parecidas. En este enlace dado la falta de iones cargados opuestamente y la falta de electrones de valencia para formar un enlace covalente ocurre que más de dos átomos comparten electrones de valencia. Cada átomo del metal contribuye con sus electrones de valencia para formar una “nube” electrónica negativa (mar de electrones). Estos electrones se mueven libremente entre los iones metálicos positivos en niveles de energía definidos. Este enlace no es dirigido ya que la nube electrónica es común a todos los iones metálicos positivos. 2- En el enlace metálico, los átomos se encuentran a distancias del orden de los A, ¿esta situación es de equilibrio estable o inestable? El equilibrio en el enlace metálico es estable, debido a que si se presentan perturbaciones las fuerzas de atracción y repulsión las compensan manteniendo estable la distancia entre los átomos del enlace. 3- Cualitativamente como cambia el Ø atómico cuando aumenta el número de capas ocupadas y cuando el número de electrones de valencia. El diámetro atómico aumenta cuando el número de capas ocupadas aumenta y disminuye cuando el número de electrones de valencia aumenta. 4- Defina “Estructura cristalina”, desde el punto de vista electrónico. La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. Los átomos oscilan alrededor de puntos fijos y están en equilibrio dinámico más que fijos estáticamente.
- 3. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 2 5- Cuantos átomos equivalentes contienen las celdas unitarias de las estructuras BCC y FCC. Estructura BCC: Estructura FCC: 2 átomos equivalentes 4 átomos equivalentes
- 4. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 3 6- Calcular el volumen de la celda FCC en funcion del radio atomico R. Aplicando Pitagoras: Volumen de la celda: 7- Cual es el factor de empaquetamiento para la estructura cristalina FCC. 4R a a
- 5. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 4 8- Idem al punto anterior, para estructura BCC, ¿Cuál es mas densa?. Calculo de volumen de la celda: Aplicando Pitagoras Es mas densa la estructura FCC con respecto a la BCC. 9- Si el Cu es de estructura FCC y tienen un Ø atomico de 1.28 A, calcular el parametro reticular. 4R a
- 6. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 5 10- En las estructuras FCC y BCC, ¿Cuántos atomos son atravesados por los planos cuyos indices de Miller son (100), (221) y (111). Esquematice. Indice de Miller (100) Indice de Miller (221) = Indice de Miller (111) Cantidad de atomos que son atravesados FCC BCC Indice de Miller (100) 5 atomos 4 atomos Indice de Miller (221) 1 atomo 1 atomo Indice de Miller (111) 6 atomos 3 atomos
- 7. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 6 11- Cuales son los indices de Miller de un plano de una estructura cubica que pasa por y=1/2, z=1 y es paralelo al eje x. Esquematice. x y z Interceccion ∞ 1/2 1 Reciproco 1/∞ 1/1/2 1/1 Indice de Miller 0 2 1 Indice de Miller (021) 12- Calcular la densidad del plano (110) de la estructura FCC.
- 8. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 7 13- Calcular la densidad del Cu, si su peso atomico es de 63.5g/mol y su estructura es FCC. 14- Defina cada uno de los factores que intervienen en la Ley de Bragg y la relacion de distancia interplanar para sistemas cubicos. Ley de Bragg Donde θ es el angulo de Bragg; para este angulo los rayos reflejados estaran en fase, porque la distancia viajada sera un numero entero (n) de las longitudes de unda (λ). La ley de Bragg permite estudiar las direcciones en las que la difracción de rayos X sobre la superficie de un cristal produce interferencias constructivas, dado que permite predecir los ángulos en los que los rayos X son difractados por un material con estructura atómica periódica (materiales cristalinos). Distancia interplanar, es la distancia entre dos planos paralelos adyacentes de atomos con los mismos indices de Miller. En materiales con estructura cubica: a0 = Parametro de red h, k, l = Indice de Miller de los planos adyacentes
- 9. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 8 15- Para el hierro BCC calcular, a) la distancia interplanar, y b) el angulo de difraccion, para el conjunto de planos (211). Para Fe a = 2.866 A,utilizando λ 1.542 A, orden de difraccion 1. 16- El circonio, (Zr) tiene una estructura cristalina HCPy una ρ = 6.51g/cm3 , a) ¿Cuál es el volumen de la celda unidad? b) Si c/a = 1.593, calcular c y a. Datos: A = 91.22, R = 1.59 A, Na = 6.02x1023 atomos/mol.
- 10. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 9 Para calular el volumen de la celda: Aplicando Pitagoras: a a h
- 11. MATERIALES METALICOS TRABAJO PRACTICO N° 1 y 2 – ROMANO, Georgina Alejandra Página 10 17- Indicar V/F, justificar: a) En un monocristal, la familia de planos con mayores indices de Miller estan mas separados y por ello es mas dificil resolver los patrones de interferencia.Falso. En un monocristal, la familia de planos con mayores indices de Miller estan mas separados y por ello es mas dificil resolver los patrones de difraccion de rayos X. b) La ley de Bragg permite determinar el parametro de red cristalina debido a que se produce interferencia con RX solo cuando la distancia entre planos de una misma familia poseen menor longitud de onda de RX.Falso. La distribucion de interferencias frente al haz incidente queda determinada por la ley de Bragg. c) En un policristal, resulta casi imposible determinar los parametros de red de un dado material.Verdadero. d) Conociendo los indices de Miller de una familia de planos cristalinos y la fuerza de atraccion esntre atomos, es posible calcular la tensión teorica de fluencia.Verdadero.