Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica IMEC 1410 Ciencia de Materiales Taller 3: Estructura atómica y curva esfuerzo – deformación. deformación. Para entregar en parejas el jueves 23 de agosto al inicio de la clase OBJETIVOS Profundizar en los temas que rodean las curvas de esfuerzo – deformación, deformación, entender en parte de donde provienen las propiedades de los materiales y realizar una introducción a el tema estructural en los materiales.
INVESTIGACIÓN 1. Existen diversos métodos para medir el módulo de Young. Enuncie y explique cuantitativamente dos formas precisas de medir el módulo de elasticidad. Sea detallado en la forma en que se mide el módulo y cite la fuente de información. 2. Deduzca la relación del módulo de elasticidad a partir la energía de enlaces interatómicos. Realice una estimación del módulo de Young para el caso de enlaces iónicos de dos casos particulares diferentes al NaCl. 3. Realice un cuadro comparativo de los módulos de Young para diversos materiales. De cada familia escoja un mínimo de 10 materiales. (Reporte los valores específicos, los nombres y las unidades de cada dato debe estar en SI) 4. Escoja un material que NO se comporta de manera isotrópica, reporte los valores del módulo de Young en las distintas direcciones y explique brevemente a qué se debe esta diferencia. 5. ¿Cómo es la respuesta a tracción y a compresión en las diferentes familias de materiales?
ESFUERZO-DEFORMACIÓN 6. Responda de acuerdo a la información de la tabla de una probeta que fue sometida a tensión. Se sabe que la barra tiene 12.827 mm de diámetro. Al final del ensayo el diámetro medido fue 9.195 mm y la longitud fue de 69.088 mm. a. Realice la curva de esfuerzo – deformación. deformación. b. Encuentre la ecuación de la regresión lineal de la curva esfuerzo-deformación en el dominio elástico. c. Indique qué significa cada término de la ecuación (si es = + , que significado tienen a y b) d. Indique la ductilidad por porcentaje de área y longitud.
Fuerza [N] Longitud de la la barra [mm] 0
50.80000
4448
50.81143
8896
50.82286
13345
50.83429
17793
50.85080
26689
51.30800
35586
52.12080
44482
53.64480
48930
55.88000
40034
69.85000
7. Se tiene una probeta con un área transversal de 12,65 mm por 4,35 mm. A partir de la se muestran a continuación, determine: a. Módulo de Young b. Resistencia a la tensión c. Resistencia a la fractura d. Esfuerzo de fluencia e. Resiliencia del material f. Tenacidad del material g. ¿Qué material podría ser?
Curva esfuerzo - deformación 250 200 ) a P M150 ( o z r e u 100 f s E
50 0 0
0,05
0,1
0,15
Deformación (mm/mm)
Ilustración 1. Curva esfuerzo-deformación de la probeta
0,2
Curva esfuerzo - deformación 180 160 140 ) a 120 P M ( 100 o z r 80 e u f s 60 E
40 20 0 0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
Deformación (mm/mm)
Ilustración 2. Primera sección de la ilustración 1
INTRODUCCIÓN ESTRUCTURA ATÓMICA 8. Para los siguientes elementos, enuncie en una tabla: el número atómico, la configuración electrónica, la masa atómica y el número de átomos para 100g de cada uno. Elementos: hidrógeno, litio, berilio, neón, sodio, magnesio, titanio, hierro, carbono. 9. El indio, cuyo número atómico es 49, no contiene ningún electrón en sus niveles de energía 4f. Con base únicamente en esta información, ¿cuál debe ser la valencia del indio? 10. Investigue y describa qué es: a. Enlace iónico b. Enlace covalente c. Enlace metálico d. Enlace de van der Waals 11. Calcule el número de átomos de cobre que caben en un cilindro de 1 de diámetro y 1 de altura. ¿Cuantos átomos habrá en una tonelada (1000 kg)? 12. Estime el número de coordinación para el catión en cada uno de estos óxidos: Al 2O3, B 2O3, CaO, MgO, SiO2 y TiO2. 13. El nitinol es una aleación con memoria de forma con una composición equiatómica de níquel y titanio, es decir, 50% de átomos son de níquel y 50% de átomos son de titanio. Si se desea fundir esta aleación, ¿Cuál es la cantidad (peso en kg) de níquel y de titanio que deben fundirse para obtener una tonelada (1000 kg) de la aleación?
14. El bronce amarillo es una aleación del 70% (porcentaje en peso) de cobre y 30% (porcentaje en peso) de zinc y se utiliza para hacer cartuchos. ¿Cuáles son los porcentajes molares y atómicos de cobre y zinc en esta aleación?
Recuerden: Utilizar ambos costados de la hoja Referenciar apropiadamente las fuentes. Para mayor información recura a el documento publicado por la Decanatura de Estudiantes (https://psicologia.uniandes.edu.co/documentos/tgpdoc/cartilla_de_citas%20APA.p df). • •
