Fase - Tripod

Soluciones sólidas y
equilibrio de fases
Fases y diagrama de fases
Los elementos metálicos puros tienen
aplicaciones técnicas;
n Ej.; Cu o Al de pureza ultra alta se usan
para fabricar circuitos microelectrónicos.
n Sin embargo la mayoría de las
aplicaciones se usan aleaciones
n
Un acero al carbón es una aleación de
hierro (Fe) y el carbono (C).
n Los aceros inoxidables, son aleaciones
que suelen tener Fe, C, Cr y Ni.
n Hay aleaciones monofásicas y
aleaciones polifásicos.
n Fase se define como toda porción que
puede incluir a la totalidad de un sistema,
que es físicamente homogénea dentro de
sí misma y limitada por una superficie, de
tal modo que sea mecánicamente
separable de cualquier otra porción.
n
Una fase tiene las siguientes
características
1.- Tiene la misma estructura o arreglo
atómico en su interior
n 2.-Aproximadamente, tienen la misma
composición y propiedades en su interior.
n 3.-tienen interfaz definida entre ésta y las
fases que lo rodean o está, adjuntas
n
Arreglo de fases
Gibbs desarrolló la reglas de fases.
n Describe la relación entre la cantidad de
componentes y la cantidad de fases para
determinado sistema y las condiciones
que pueden cambiarse, por ej.
Temperatura y presión.
n
n
2 + C =F+ P
varían
Cuando T y P
C es la cantidad de componentes
químicamente independientes.
n F es la cantidad de grados de libertad o
cantidad de variables( temperaturas,
presión o composición)
n P es la cantidad de fases. Nótese que las
fases no necesariamente son la fase
gaseosa, líquida o sólida
n
Ej. Magnesio puro
Punto A 2 + C =F + 1
F= 2
n Se puede cambiar la presión o la
temperatura o ambas y estar en la parte
líquida.
n Punto B
2 + 1 =F + 2
F= 1
n Se se cambia la presión también se debe
ajustar la temperatura.
n Punto C
2 + 1 =F + 3
F= 0
n Solo si la presión y las temperatura están
fijos
n Punto triple
n
Solubilidad y soluciones sólidas
Con frecuencia es bueno conocer cuánto
de cada material o componente se puede
combinar sin producir una fase adicional.
n Es decir estamos interesados en la
solubilidad de un material en otro
n
Solubilidad ilimitada
n
Independiente de la relación entre el
solvente y el soluto solo se produce una
fase.
n
Una solución sólida no es una mezcla.
Una mezcla contiene más de una clase de
fase cuyas características se mantienen
Solubilidad ilimitada
Sistemas poliméricos
Se pueden formar materiales lla mados
copolímeros formados por distintos
monómeros.
n Ej. Acrilonitrilo, butadieno y estireno.
n Co polímero ABS
n
Condiciones para una solubilidad
ilimitada
1.- Factor tamaño: diferencia de radios no
mayor que un 15%
n 2.-Estructura cristalina.
n 3.-valencia
n 4.-Electronegatividad
n
Endurecimiento por solución sólida
Generado por la formación de solución
sólida.
n Causa mayor resistencia al movimiento de
dislocaciones.
n El latón Zn-Cu es mas resistente que el
Cu.
n Au-Ag
n
Grado de reforzamiento por
soluciones sólidas
Depende de dos factores
n 1.-Una gran diferencia en el radio atómico
entre el disolvente (anfitrión) y el
soluto(huesped) aumenta el efecto de
reforzamiento
n
n
2.- La mayor cantidad de elemento de
aleación que se agregue producirá un
mayor defecto de reforzamiento.
n
Una aleación de Cu-Ni 20% es mas
resistente que Cu-Ni10%
Efectos de reforzamiento
1.- Son mayores las resistencia de
cedencia, resistencia a la tensión y
dureza.
n 2.-La ductibilidad es inferior
n 3.-la conductibidad es menor
n 4.-La perdida de resistencia a
temperaturas elevadas mejoran con el
reforzamiento
n
Diagrama de fases isomorfos
Un diagrama de fase muestra las fases y
sus composiciones en cualquier
temperatura y composición en una
aleación.
n Cuando en un material solo existen dos
componentes se puede hacer un
diagrama binario de fases
n
Temperaturas liquidus o de líquido
n
Temperatura sobre la cual el material se
encuentra líquido.
n Temperatura
solidus o de sólido, es
aquella debajo de la cual existe solo
sólido.
n Intervalo de solidificación, coexisten
dos fases liquido y sólido
Relación entre las propiedades y el
diagrama de fases
Solidificación de aleaciones de
solución sólida