Mecanica materiales

Difusion
Difusion: Movimiento de atomos dentro del material para eliminar diferencias en concentracion y producir una composicion uniforme
Estabilidad de Atomos
Los atomos poseen una energia termica!
* Un atomo puede moverse para ocupar una vacancia.
* Un atomo puede moverse de su lugar intersticial a otro.
* Un atomo puede saltar a traves de un limite de grano.
La habilidadde atomos e imperfecciones para difundirse aumenta conforme aumenta la temperatura.
Ecuacion de Arrhenius

Saltoss= c0 e-QRT
Los saltos por segundo son el número de átomos que se mueven.
C0 es una constante
R= constante general de los gases 1.987 calmol K
Q= energía de activación cal/mol
T= temperatura

Mecanismos de difusión
Difusión de vacancia: Cuando hay una vacancia o espaciodentro de la estructura, que permite que se mueva el átomo.
Difusión Intersticial: Cuando un átomo entre varios átomos se mueve a otro punto entre otros átomos.
Energía para activación por difusión
Para que un átomo pase de una posición a otra, tiene que alcanzar un nivel de energía.
Se empieza a tener una diferente cantidad de energía necesitada para que se mueva el átomo dependiendo de lascondiciones dentro del sistema.
La Temperatura y el Coeficiente de Difusión
D=D0e-QRT
D; Coeficiente de difusion, cm2/s
Q; Energia de Activacion, cal/mol
R; Constante de los gases, 1,987 cal/mol ºK
T; Temperatura absoluta, ºK.
D0; Constante para un sistema de difusion dado, cm2/s
Difusion en Compuestos Ionicos
* Los aniones solo pueden entrar en sitios de aniones
* Q; es alta y D esmenor para materiales ionicos que para metales
Difusión en Polímeros
* Los átomos, iones o moléculas penetran entre las cadenas poliméricas más que moverse de un lugar a otro de la cadena.
* Puede darse una Difusión selectiva (desalinización del agua).
* La difusión será más rápida mientras más pequeña sea la especie que se difunde o mayor sean los espacios entre las cadenas
* Ladifusión a través de polímeros cristalinos es más lenta que a través de polímeros amorfos por su baja densidad.
Tipos de Difusión
* De volumen
* Los átomos se mueven de un sitio a otro a través del cristal; Q es grande y la velocidad de difusión es relativamente baja.
* De limite de grano
* Los átomos se difunden a lo largo de las fronteras integrases y superficies y lohace porque el empaquetamiento es pobre en estos lugares. Q es baja.
* De superficie
* Existen menos restricciones para que los átomos se difundan.
* El Coeficiente de Difusión en Función del Tipo de difusión

Tiempo
La difusión requiere tiempo para que se lleve a cabo y este puede ser reducido empleando altas temperaturas.
Flujo = Átomos/cm2 seg

Segunda Ley de Fick
Describe elestado no estacionario de la difusión.
dcdt=Dd2cdx2
La solución en términos de las condiciones de Frontera es:
* Cs-CxCs-C0=erfx2Dt
Cs= Superficie
C0=Inicial
Cx= en x

Interdifusión
Se presenta cuando Co no es constante y cambia progresivamente. Y así, la 2ª Ley de Fick no es siempre valida.

Efecto Kirkendall
Cualquier particula ajena en la interfase de difusion se movera con lainterfase en procesos de difusion desigual
La difusión y el procesamiento de los materiales
* Crecimiento de grano
* Unión por difusión
* Sinterizado
Unión por difusión

Sinterizado
Se crea un cuello y crece para eliminar cavidades

Soldadura por explosión
Se genera una explosión para obtener un alto nivel de energía cinética en un poco tiempo y con esta lograr la unión.Carburizacion y Nitruracion
Objetivo en el tratamiento de Partes:
* Exterior Duro, corazón suave.
* Reparación de componentes tratados térmicamente
Resistencia a la fatiga o al desgaste
* Superficie de 300μ
* Forma de colocar una corteza como parte de un material diferente.
¿Cómo?
* Gas natural
* Amoniaco
* Carbón potencial
Las 3 condiciones para que el proceso de...