Ch8 Solidificacion
Páginas: 17 (4091 palabras)
Publicado: 16 de octubre de 2015
CIENCIA E INGENIERIA DE
MATERIALES
Capitulo 8
Principios de solidificación
1
1
Objetivos del capítulo 8
Estudio de los principios de
solidificación de los metales puros.
Examinar los mecanismos de la
solidificación.
Examinar como se usan técnicas
como la soldadura, latonado, y
estañado para unir a los metales.
2
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Contenido del capítulo
8.1 Importanciatecnológica
8.2 Nucleación
8.3 Aplicaciones de la nucleación
controlada.
8.4 Mecanismos de crecimiento
8.5 Tiempo de solidificación y tamaño
de dendrita
8.6 Curvas de enfriamiento
8.7 Estructura de la pieza colada
8.8 Defectos de Solidificación
3
3
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
8.9 Proceso de vaciado para
fabricar componentes.
8.10 Colada continua y vaciado de
lingotes.
8.11 Solidificacióndireccional (SD)
crecimientode monocristales y
crecimiento epitaxial.
8.12 Solidificación de polimeros y
vidrios inorgánicos.
8.13 Unión de materiales metálicos.
4
4
Sección 8.1 Importancia tecnológica
Procesamiento primario – Proceso en el cual se solidifica el
metal en formas sencillas, como lingotes, para su
procesamiento posterior.
Procesamiento Secundario – Proceso complementarioque
puede ser por deformación mecánica o un nuevo proceso
de fundición y vaciado en moldes de forma específica que
dá origen a un producto final.
5
5
Figura 8.1 Objeto de bronce,
esta cantimplora proviene de
China (bian hu) siglo III, es de
bronce repujado con plata.
(Cortesia de Freer Gallery of
Art, Smithsonian Institution,
Washington, D.C.)
Figura 8.2 (a) Ruedas de aleación
de aluminio, (b)fibras ópticas
para comunicaciones. (Cortesia
de PhotoDisc/Getty Images.)
6
6
Sección 8.2 Nucleación
Nucleación – Proceso físico en el cual sucede una nueva
fase, se forman los primeros cristales en nanotamaños.
Radio Crítico (r*) – Tamaño mínimo de un cristal que
deben formar los átomos que se agrupan en el líquido
para que la particula sea estable y comience a crecer.
Subenfriamiento – Es la temperatura de equilibrio de
solidificación menos la temperatura real del líquido..
Nucleación Homogénea – Se presenta cuando cuando el
subenfriamiento es lo suficientemente grande como para
causar la formación de un nucleo estable.
Nucleación Heterogénea – Formación de cristales en las
superficies preexistentes en presencia de impurezas que
pueden estar en suspensión o en elenvase que contiene
el líquido.
7
7
Figura 8.3 Cuando
un sólido se forma
en el líquido se crea
una interfaz.
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
8
8
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a trademark used herein
under license.
Figura 8.4 La energía libre total del sistemasólido-líquido
cambia al cambiar 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.
9
9
TABLA 8-1 Valores de la temperatura de solidificación, calor latente de
fusión, energía de superficie y subenfriamiento máximo para algunos
materiales.
10
10
Ejemplo 8.1 Cálculo del radio crítico en lasolidificación del cobre.
Calcular el tamaño del radio crítico y el número de átomos en
el núcleo crítico cuando se forma cobre sólido por nucleación
homogénea.
Ejemplo 8.1
SOLUCIÓN : De la tabla 8.1 obtenemos los siguientes datos
que aplicamos en la fórmula de radio crítico:
11
11
Ejemplo 8.1 SOLUCION (Continuación)
Para el cobre FCC el parámetro es a= 0.3615 nm
La cantidad de celdas unitarias enel núcleo crítico es:
Celdas unitarias
Como en FCC existen 4 átomos en cada celda unitaria, entonces el
número de átomos en cada nucleo crítico debe ser:
12
12
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
Figura 8.5 Un sólido
que se forme sobre
una impureza puede
tener el radio crítico
con menor aumento
de energía de...
MATERIALES
Capitulo 8
Principios de solidificación
1
1
Objetivos del capítulo 8
Estudio de los principios de
solidificación de los metales puros.
Examinar los mecanismos de la
solidificación.
Examinar como se usan técnicas
como la soldadura, latonado, y
estañado para unir a los metales.
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Contenido del capítulo
8.1 Importanciatecnológica
8.2 Nucleación
8.3 Aplicaciones de la nucleación
controlada.
8.4 Mecanismos de crecimiento
8.5 Tiempo de solidificación y tamaño
de dendrita
8.6 Curvas de enfriamiento
8.7 Estructura de la pieza colada
8.8 Defectos de Solidificación
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CONTENIDO DEL CAPÍTULO
8.9 Proceso de vaciado para
fabricar componentes.
8.10 Colada continua y vaciado de
lingotes.
8.11 Solidificacióndireccional (SD)
crecimientode monocristales y
crecimiento epitaxial.
8.12 Solidificación de polimeros y
vidrios inorgánicos.
8.13 Unión de materiales metálicos.
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Sección 8.1 Importancia tecnológica
Procesamiento primario – Proceso en el cual se solidifica el
metal en formas sencillas, como lingotes, para su
procesamiento posterior.
Procesamiento Secundario – Proceso complementarioque
puede ser por deformación mecánica o un nuevo proceso
de fundición y vaciado en moldes de forma específica que
dá origen a un producto final.
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Figura 8.1 Objeto de bronce,
esta cantimplora proviene de
China (bian hu) siglo III, es de
bronce repujado con plata.
(Cortesia de Freer Gallery of
Art, Smithsonian Institution,
Washington, D.C.)
Figura 8.2 (a) Ruedas de aleación
de aluminio, (b)fibras ópticas
para comunicaciones. (Cortesia
de PhotoDisc/Getty Images.)
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Sección 8.2 Nucleación
Nucleación – Proceso físico en el cual sucede una nueva
fase, se forman los primeros cristales en nanotamaños.
Radio Crítico (r*) – Tamaño mínimo de un cristal que
deben formar los átomos que se agrupan en el líquido
para que la particula sea estable y comience a crecer.
Subenfriamiento – Es la temperatura de equilibrio de
solidificación menos la temperatura real del líquido..
Nucleación Homogénea – Se presenta cuando cuando el
subenfriamiento es lo suficientemente grande como para
causar la formación de un nucleo estable.
Nucleación Heterogénea – Formación de cristales en las
superficies preexistentes en presencia de impurezas que
pueden estar en suspensión o en elenvase que contiene
el líquido.
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Figura 8.3 Cuando
un sólido se forma
en el líquido se crea
una interfaz.
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©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a trademark used herein
under license.
Figura 8.4 La energía libre total del sistemasólido-líquido
cambia al cambiar 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.
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TABLA 8-1 Valores de la temperatura de solidificación, calor latente de
fusión, energía de superficie y subenfriamiento máximo para algunos
materiales.
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Ejemplo 8.1 Cálculo del radio crítico en lasolidificación del cobre.
Calcular el tamaño del radio crítico y el número de átomos en
el núcleo crítico cuando se forma cobre sólido por nucleación
homogénea.
Ejemplo 8.1
SOLUCIÓN : De la tabla 8.1 obtenemos los siguientes datos
que aplicamos en la fórmula de radio crítico:
11
11
Ejemplo 8.1 SOLUCION (Continuación)
Para el cobre FCC el parámetro es a= 0.3615 nm
La cantidad de celdas unitarias enel núcleo crítico es:
Celdas unitarias
Como en FCC existen 4 átomos en cada celda unitaria, entonces el
número de átomos en cada nucleo crítico debe ser:
12
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©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
Figura 8.5 Un sólido
que se forme sobre
una impureza puede
tener el radio crítico
con menor aumento
de energía de...
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