FCM Problemes 3r Lliurament Solucions

Escola
Universitària
d’Enginyeria
Tècnica
Industrial de
Barcelona

FONAMENTS DE

CIÈNCIA DE MATERIALS
3r lliurament

Col·lecció de Problemes. Solucions

Solucions dels Problemes de Fonaments de Ciència de Materials

Índex
1. Estructura atòmica i enllaç químic .....................................................................................3
2. Fonaments de l’estat sòlidcristal·lí.....................................................................................4
2.1. Estructura cristal·lina .......................................................................................................4
2.2. Difusió en estat estacionari ..............................................................................................4
2.3. Difusió en estat no estacionari.........................................................................................4
3. Propietats mecàniques..........................................................................................................6
3.1. Deformació elàstica..........................................................................................................6
3.2. Deformació plàstica.........................................................................................................6
3.3. Deformació real i model potencial ...................................................................................6
3.4. Concentració de tensions i mecànica de la fractura .........................................................7
3.5.Fatiga................................................................................................................................8
4. Diagramas de fase.................................................................................................................9
4.1. Diagrames de fase. General..............................................................................................9
4.2. Exercicis complementaris..............................................................................................10
4.3. Diagrames Fe-C. ............................................................................................................12
4.4. Treball en fred i recristal·lització. ..................................................................................12
4.5. Ejercicios complementarios...........................................................................................13

2

Solucions dels Problemes de Fonaments de Ciència de Materials

1. Estructura atòmica i enllaç químic
1.1.1. Ag = [Kr] + 5s2 + 4d9
Al = [Ne] + 3s2 + 3p1
Ca = [Ar] + 4s2
Cl = [Ne] + 3s2 + 3p5
Co = [Ar] + 4s2 + 3d7
Cr = [Ar] + 4s2 + 3d4
Cu = [Ar] + 4s2 + 3d9
Eu = [Xe] + 6s2 + 4f6
Fe = [Ar] + 4s2 + 3d6

Kr = [Ar] + 4s2 + 3d10 + 4p6
N = [He] + 2s2 + 2p3
Na = [Ne] + 3s1
O =[He] + 2s2 + 2p4
Pt = [Xe] + 6s2 + 4f14 + 5d8
Si = [Ne] + 3s2 + 3p2
Ti = [Ar] + 4s2 + 3d2
Zn = [Ar] + 4s2 + 3d10

1.1.2. a) Ceràmics: Cementita, gel i sal. L’enllaç principal és iònic o iònic-covalent.
b) Metalls: Acer, constantà i llautó. L’enllaç principal és metàl·lic.
c) Polimers: Cautxú, cel·lulosa i Kevlar. L’enllaç principal és covalent, amb molts
enllaços secundaris i cadenes moltllarges.

3

Solucions dels Problemes de Fonaments de Ciència de Materials

2. Fonaments de l’estat sòlid cristal·lí.
2.1. Estructura cristal·lina
Exercicis del Callister. Tema 3.
3.9. Valor calculat: 10,210 kg/m3.
3.10. ra=0,1375 nm.
3.11. ra=0,1431 nm.
3.13.
3.14.
Densitat real
PA
Ra
Estructura
(g/mol)
(nm)
(g/cm3)
Alumini (Al)
26,98
FCC
0,143
2,70
Níquel (Ni)
58,71
FCC
0,125
8,90
Tugstè (W)
183,84BCC
0,135
19,3
3.15. En cas d’estructura cristal·lina BCC, densitat teòrica = 8,47 g/cm3
En cas d’estructura cristal·lina FCC, densitat teòrica = 9,23 g/cm3
La estructura cristal·lina és BCC.
Element

Solució
(g/cm3)
2,70
8,82
19,27

3.16.
Aliatge
A
B
C

PA
(g/mol)
43,1
184,4
91,6

Densitat real
(g/cm3)
6,4
12,3
9,6

Ra
(nm)
0,122
0,164
0,137

Solució
BCC
FCC
BCC

3.23.

2.2. Difusió en estat...