Ciencias de los Materiales.Solución del cuestionario.Integrantes:Vásquez Jalpa Carlos AlbertoValencia Moran Brayan MoisésHuerta Salome Iran UlisesGonzales Jarquín Carlos Adrián López Ramírez HazaelBautista Pedraza Luis ÁngelJuárez Méndez Jorge
4.1 Describa y dibuje el proceso de solidificación de un metal puro en términos de nucleación y crecimiento de cristales.
4.2 Defina el proceso de nucleación homogénea para la solidificación de un metal puroNucleación homogénea Se considera en primer lugar la nucleación homogénea porque es el caso más simple de nucleación. La nucleación homogénea tiene lugar en el líquido fundido cuando el metal proporciona por sí mismo los átomos que se requieren para formar los núcleos. Considérese el caso de un metal puro solidificando. Cuando un metal líquido puro se enfría lo suficiente por debajo de su temperatura de equilibrio de solidificación, se crean numerosos núcleos homogéneos mediante el movimiento lento de los átomos que se unen entre sí. La nucleación homogénea suele requerir de un nivel alto de subenfriamiento que puede llegar a ser de varios cientos de grados centígrados para algunos metales.Para que un núcleo estable pueda transformarse en un cristal debe alcanzar un tamaño crítico.
4.3 En la solidificación de un metal puro, ¿cuáles son las dos energías involucradas en la transformación? Escriba la ecuación para el cambio total de energía libre involucrada en la transformación del líquido para producir un núcleo sólido libre de deformaciones mediante la nucleación homogénea. Ilustre gráficamente los cambios de energía asociados con la formación del núcleo durante la solidificación.Energías que participan en la nucleación homogénea En la nucleación homogénea de un metal puro que está solidificando deben considerarse dos tipos de cambios de energía: 1) la energía libre de volumen liberada por la transformación de líquido a sólido y 2) la energía libre de superficie necesaria para formar las nuevas superficies sólidas de las partículas solidificadas.∆ G =3/4 πr^3 ∆Gv + 4 πr^2 y
4.4 En la solidificación de un metal, ¿cuál es la diferencia entre un embrión y un núcleo? ¿Qué es el radio crítico de una partícula que solidifica?En el caso de la solidificación de un metal puro, si las partículas sólidas formadas durante la solidificación tienen un radio menor al del radio crítico r*, la energía del sistema puede disminuir y las partículas se redisuelven. Estos pequeños embriones pueden, por lo tanto, redisolverse en el metal líquido. Sin embargo, si las partículas sólidas tienen radios mayores a r*, la energía del sistema puede hacerse menor cuando estas partículas (núcleo) se convierten en partículas más grandes o cristalesr = r*
4.5 Durante la solidificación, ¿cómo afecta el grado de su enfriamiento al tamaño crítico del núcleo?
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