tema 4. defectos en estructuras cristalinas. cristales reales
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Tema 4. Defectos en estructuras cristalinas. Cristales reales.TRANSCRIPT
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TEMA 4:
DEFECTOS EN MATERIALES CRISTALINOS.
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1) Calcular el número de vacantes por cm3 que se esperarían en cobre a 1080 oC (justo por debajo de la temperatura de fusión). La energía de activación para la formación de vacantes es de 20.000 cal/mol, el parámetro reticular de la red FCC del Cu es 3,6151 × 10−8 cm y la constante de Boltzman 1,987 cal.mol-1.K-1.
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9. Diseñe un tratamiento térmico que proporcione 1000 veces más vacancias enel cobre de las que están normalmente presentes a temperatura ambiente. Se requieren aproximadamente 20,000 cal/mol para producir una vacancia en elcobre.
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2) La densidad de una muestra de Pd FCC es 11.98 g/cm3 y su parámetro de red es 3,8902 Å. Calcular: a) La fracción de puntos de red que contiene vacantes y b) el número total de vacantes en un cm3 de paladio.
3.9905 x 0.002375 = 9.5 x 10-3 vac./u.c.
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3. El litio BCC tiene un parámetro de red de 3,5089 × 10-8 cm y contiene una vacante por 200 celdas unitarias. Calcule:a) el número de vacantes por centímetro cúbicob) la densidad del Li.
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4. El plomo FCC tiene un parámetro de red de 0,4949 nm y contiene una vacante por cada 500 átomos Pb. Calcule:a) La densidad.b) El número de vacantes por gramo de Pb.
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5. La densidad del hierro BCC es 7,882 g / cm3 y el parámetro de red es 0,2866 nm cuando se introducen átomos de hidrógeno en las posiciones intersticiales. Calcule:a) La fracción atómica de átomos de hidrógeno yb) El número promedio de celdas unitarias requeridas para contener unátomo de hidrógeno.
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6. Supongamos que un defecto Schottky está presente en una de cada diez célula unidad de MgO. MgO tiene la estructura del cristal de cloruro de sodio y un parámetro de red de 0.396 nm. Calcule:a) El número de vacantes de aniones por cm3 yb) La densidad de la cerámica.
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7. Calcular la longitud del vector de Burgers en los siguientes materiales:a) Niobio BCCb) Plata FCCc) Silicio (estructura cúbica del diamante)
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8. Un monocristal de un metal FCC está orientado de modo que la dirección [001] es paralela a una tensión aplicada de 5 000 psi. Calcular el esfuerzo cortante resultante que actúa en el plano (1 1 1) de deslizamiento en las direcciones
[-1 1 0], [0-1 1] y [1 0-1]. ¿Qué sistema (s) de deslizamiento se activará primero?
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τr CosCosA
F
CosA
CosF
A
Fr ./
.
001
CosCos .. 1A
Frr
Dirección de deslizamiento
Normal al Plano de deslizamiento
0A
F
A1= Area del plano de deslizam.
Relación entre tensión de tracción uniaxial en monocristales y tensión de corte resultante actuante en un sistema de deslizamiento.
τr
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3) Una aleación de Nb se prepara añadiendo átomos sustitucionales de W en la estructura BCC del metal. Este compuesto tiene un parámetro de red a = 0,32554 nm y una densidad de 11,95 g/cm3. Determinar la fracción de átomos de W presentes en la aleación. Datos: MNb = 92,91 g/mol, MW = 183,85 g/mol
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4) Supongamos que introducimos un átomo de carbono intersticial por cada 100 átomos de hierro en la ferrita. Conociendo que el parámetro reticular es 0,2867 nm, obtener: a) la densidad y b) el factor de empaquetamiento de esta aleación Fe-C. MFe = 55,847 g/mol, MC = 12 g/mol, RFe=1,241 Å, RC=0,77 Å
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5) El MgO presenta una estructura cúbica compleja (tipo NaCl). Si su densidad experimental es 3,2 g/cm3.a) Calcular qué porcentaje de defectos Schottky habrá en la celda, y b) Determinar el factor de empaquetamiento de la estructura teórica. ¿Presenta la misma variación porcentual respecto del valor correspondiente a la estructura real? Datos: MMg = 24,31 g/mol, MO = 16 g /mol, RMg
2+ = 0,072 nm, RO2- = 0,140 nm
g/cm3
3,2 g/cm3
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6) Un laboratorio recibe un lingote metálico, sin defectos macroscópicos, de dimensiones 2 x 2 x 10 cm y 294,920 g de masa. Los únicos datos de los que se dispone provienen de una etiqueta con el texto “Cr-BCC”. a) ¿Qué tipo de defectos presenta el lingote? b) Posteriormente se recibe información complementaria dónde se indica que existe un 10% de defectos no sustitucionales. ¿De qué tipo podrían ser? ¿Podría determinar el otro tipo de átomos presentes en la solución sólida? Justifique su respuesta. Información adicional: MCr = 52,01 g/mol, RCr = 1,249 Å
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Nitrógeno
La densidad experimental es menor que la teórica, luego hay vacantes o forma solución sólida con un elemento mas ligero.
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τr CosCosA
F
CosA
CosF
A
Fr ./
.
001
CosCos .. 1A
Frr
Dirección de deslizamiento
Normal al Plano de deslizamiento
0A
F
A1= Area del plano de deslizam.
Relación entre tensión de tracción uniaxial en monocristales y tensión de corte resultante actuante en un sistema de deslizamiento.
τr
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Relación entre tensión de tracción uniaxial en monocristales y tensión de corte resultante actuante en un sistema de deslizamiento.
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Esfuerzo requerido para mover una dislocación en un sistema de deslizamiento.
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