EJERCICIOS DE TECNOLOGIA DE MATERIALES - INGENIERIA AMBIENTAL
Solución de los ejercicios 9.7. 9.7. Determine la temperatura del liquidss, la temperatura de solidus y el rango de solidificación para las composiciones cerámicas de NiO-MgO siguientes (figura 9-8). a) Ni0-30% mol MgO b) NiO-45% mol MgO c)
Ni0-60% mol MgO
d) NiO-85% mol MgO Solución
2800
)
C º(
ar ut ar e p m e T
2600
2400
2200
2000
N iO
20
40
60
80
Mg
P or o r c e nt n ta e en e n mo m o le le s d e M O Como se puede apreciar en la figura, las temperaturas de liquidus y solidos de los diferentes porcentajes son:
Para Para Para Para
el el el el
NiO NiO NiO NiO
30% 45% 60% 85%
MgO MgO MgO MgO
: : : :
solidus solidus solidus solidus
= 2140 °C y liquidus liquidus = 2340 °C (Líneas (Líneas naranja) = 2250 °C y liquidus liquidus = 2465 °C °C (Líneas verde) = 2370 °C y liquidus liquidus = 2585 °C °C (Líneas moradas) = 2620°C y liquidus liquidus = 2730 °C (Líneas celestes)
El rango de solidificación para los distintos porcentajes es:
Para el NiO 30% MgO: 2340 - 2140 = 200 °C
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Para el NiO 45% MgO: 2465 - 2250 = 215 °C Para el NiO 60% MgO : 2585 - 2370 = 215 °C Para el NiO 85% MgO: 2730 - 2620 = 110 °C
9.8. Determine la temperatura de liquidus, la temperatura de solidus y el rango de solidificación para las composiciones cerámicas de MgO-FeO siguientes (9- 18). a) MgO-25% peso FeO b) MgO-45% peso FeO c)
MgO-65% peso FeO
d) Mg0-80% peso FeO
20
40
60
80
Como se puede apreciar en la figura, las temperaturas de liquidus y solidos de los diferentes porcentajes son:
Para el 25% NiO : Para el 45% NiO : Para el 65% NiO : Para el 80% NiO :
solidus = 2260 °C y liquidus = 2600 °C (Líneas rojas) solidus = 1930 °C y liquidus = 2360 °C (Líneas amarillas) solidus = 1640 °C y liquidus = 2040 °C (Líneas verdes) solidus =1470°C y liquidus = 1740 °C (Líneas moradas)
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El rango de solidificación para los distintos porcentajes es:
Para el Para el Para el Para el
MgO-25% MgO-45% MgO-65% MgO-85%
FeO FeO FeO FeO
: : : :
2600 2360 2040 1740
-
2260 1930 1640 1470
= 340 = 430 = 400 = 270
°C °C °C °C
9.20 Se desea producir un cerámico MgO-FeO que tenga un 30% en peso de sólido a 2000°C. Determine la composición original del material cerámico en % en peso (figura 9-18).
S=(Mg.FeO
Observamos que solo está presente la fase sólida, el cual corresponde a la composición general de la aleación de 35%
Observamos que solo está presente la fase sólida, el cual corresponde a la composición general de la aleación de 35%
9.21 Suponga que un baño de 1200 Ib de una aleación de Nb-40% en peso de W se mantiene a 2800°C. ¿Cuántas libras de tungsteno pueden agregarse a este baño antes que se forme algún
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sólido? ¿Cuántas libras de tungsteno deben agregarse para que todo el baño sea sólido? (figura 919).
Para que se forme algún solido a 2800 ºC se tiene que estar en el punto “A”, siendo el 49 % en peso de tungsteno (W). En la aleación original hay 40 % en peso de tungsteno, entonces hay (0.4)*(1200 lb) = 480 lb de W, restando nos queda que 1200 – 480 = 720 lb de Niobio (Nb). Entonces para que se produzca el primer solido a 49 % se tendrá:
Entonces se deberá agregar de tungsteno 692 – 480 = 212 Lb
Para que el baño sea solido la aleación debe estar pasando apenas el punto “B”, siendo ahí el porcentaje en peso del W igual a 70 %, entonces se tiene que:
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Entonces se deberán agregar 1680 – 480 = 1200 Lb de W 9.25 Suponga que un crisol fabricado en níquel puro se utiliza para contener 500 gramos de cobre líquido a 1150°C. Describa lo que ocurrirá con el sistema si se conserva a esta temperatura durante varias horas. Explique.
A las primeras horas todo será líquido, pero con el correr del tiempo, por la solubilidad ilimitada que presenta el Cobre (Cu) y Níquel (Ni), el cobre se disuelve a níquel hasta que el cobre contiene suficiente níquel para que comience la solidificación y posteriormente la total solidificación. Al 10 % Ni disuelto empieza la solidificación:
Al 18 % Ni disuelto, todo ya es sólido:
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9.28 A un material cerámico de Ni0-60% mol de MgO se le permite solidificar. Determine: a) La composición del primer sólido que se forma y b) La composición del último líquido que solidifica bajo condiciones de equilibrio.
B
A
El primer solido que se forma es en el punto B, puesto que allí es donde el líquido comienza a solidificarse y a coexistir las dos fases. Por tanto su composición es: El líquido tiene 60 % de MgO y el sólido 83 %MgO.
El ultimo liquido en solidificarse se da en el punto A, puesto que a partir de ahí todo se vuelve sólido. Por tanto tiene la composición de que el líquido tiene 35% de MgO y el sólido 60% MgO.
9.30 Para condiciones de equilibrio y para un material cerámico MgO con 65% en peso de FeO, determine: a) La temperatura de liquidus,
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b) La temperatura de solidus, c)
El rango de solidificación,
d) La composición del primer sólido que se forma durante la solidificación, e) La composición del último líquido a solidificarse, f)
Las fases presentes, sus composiciones y cantidades a 1800°C y
g) Las fases presentes, sus composiciones y cantidades a 1600°C (figura 9-18).
La temperatura de liquidus es 2060 °C
B1
B1 B
C
D
A
La temperatura de solidus es 1660 °C.
Rango de solidificación: 2060 – 1660 = 400 °C.
La composición del primer sólido formado es: El Líquido tiene 65 % de FeO y el Sólido tiene 37 % de FeO.( Tramo B – B1)
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La composición del último a solidificarse es: Solido 65 % de FeO y Liquido 87 % FeO.
A 1800 °C hay dos fases presentes, las cuales presentan: Solido 53 % FeO y sólido 77 % FeO.(Punto “C” )
A 1600 solo está presente la fase sólida, por lo que el sólido deberá contener 65 % de solidos FeO. (Punto “D”)
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