Difusion En Estado Solido

FACULTAD DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

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67.13 – CONOCIMIENTO DE MATERIALES I

TRABAJO PRÁCTICO N°5

TÍTULO: Difusión en estado sólido

PROFESOR ADJUNTO: Ing. Sergio Laufgang
JEFE DE T. P: Ing. Eduardo Sala
AYUDANTE DE T. P: Sr Carlos Cravino

ALUMNO: Fernando Bellucci Brazzano

PADRON: 88820

- 1° CUATR. 2011 –
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Ejercicio 1.- Indicar Vo F (justifique su respuesta):
1.a.- En un dado sistema, átomos como el H ó el N, difunden más fácilmente por el mecanismo de vacancias que por el intersticial o intercambio de átomos; F
1.b.- La segunda ley de Fick, se aplica sólo en casos donde la Temperatura se mantiene constante; F
1.c.- Durante un tratamiento de cementación, los aceros de muy bajo carbono (ej. 0.1%C), presentan unproceso difusivo inicial del C mucho más lento que en aceros de mayor concentración de C (ej 0.3%C); V
1.d.- A mayor T, menor movilidad atómica y por ende menor coeficiente de difusión; F

1a) Falso.
Los átomos pequeños como es el caso del C, H, N, O, F, etc. difunden más fácilmente por el mecanismo intersticial, debido a que al ser átomos muy pequeños ([pic]m) su movimiento por estemecanismo se encuentra facilitado a comparación que con el de vacancias. Los átomos se mueven de una posición intersticial a otra vecina desocupada, y es un proceso más rápido el proceso por vacancias. En el mecanismo de difusión por intercambio directo de átomos, es necesario aplicar mucha energía a comparación que en el caso anterior, de hecho es un mecanismo muy poco probable, ya que debido a la granfuerza de repulsión de las fuerzas atómicas de corto alcance en la ocupación intermedia de los lugares donde deben hallarse los dos átomos en el momento del intercambio, dificulta mas el proceso. En el proceso de vacantes, es necesaria la existencia de las mismas, siendo la posibilidad de difusión proporcional a los defectos que existan. Por estas razones para átomos pequeños el mecanismo dedifusión por el que les es más fácil difundir es por el intersticial.

1b) Falso
La segunda ley de Fick se aplica solo en sistemas en los que la concentración de un soluto es variable con el tiempo y con el espacio, por ejemplo en un tratamiento térmico de cementado, donde difunde el C por la superficie metálica.

1c) Verdadero
En un proceso de cementación el elemento soluto difusor es el C. En losprocesos de difusión la fuerza impulsora para la transferencia de masa es la diferencia de concentración del soluto que difunde. Por esta razón el movimiento de átomos de C en un proceso de cementación, esta favorecido para un acero de bajo contenido de carbono.

1d) Falso
El aumento de la temperatura es una manifestación macroscópica del aumento de la energía interna (U). Al aumentar latemperatura los átomos comienzan a agitarse y vibran aumentando su energía cinética, al aumentar la energía cinética aumenta el número de colisiones y al aumentar el número de colisiones, aumenta la energía que se libera del sistema por fricción (colisiones que no son totalmente elásticas). Todo este proceso debe ser entendido como un todo, y de esta forma se puede ver que al aumentar la temperatura deun sistema, el movimiento atómico al azar es beneficiado por el aumento de la energía cinética de las partes, y es de esta forma que se beneficia también la transferencia de materia (difusión), con lo cual el coeficiente de Fick “D” aumenta.

Ejercicio 2.- Suponga que Ud dirige las operaciones de un taller mecánico. Una empresa distribuidora de gases industriales llega a su taller parapreguntarle si pueden fabricarles recipientes esféricos de 0.5 mm de espesor para guardar H2 (g). Estos recipientes deberán operar a 250ºC y debido a restricciones de seguridad industrial la pérdida de hidrógeno a través de las paredes del recipiente deber ser la menor posible. Para seleccionar el material, dispone de las siguientes opciones:

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2.1.-¿Cuál de estos materiales seleccionaría...