Permutación 0

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Materiales. Examen Final (28/06/2011) Grupo/profesor:

PARTE I: Seleccione la respuesta correcta. 0.2 p c/u. Una respuesta incorrecta elimina una correcta. V

1) Un material ferromagnético puede presentar magnetización sin campo magnético aplicado

X

por debajo de su TCurie. 2) La perlita es una mezcla de dos fases, con composición química fija (0,77%C).

X

3) El contenido de agua para el conformado hidroplástico de cerámicos suele ser mayor en el

X

4) 5) 6) 7) 8)

moldeo por barbotina que en la pasta empleada en el proceso de extrusión. Un acero hipoeutectoide se calienta justo por encima de la temperatura eutectoide y, acto seguido, se enfría bruscamente hasta una temperatura por debajo de su Mf. La microestructura final es una mezcla de ferrita y martensita. Todos los polímeros por debajo de Tg se encuentran en estado vítreo y sólo presentan una sola fase. La pulvimetalúrgia es una técnica de conformado que suele aplicarse en metales con bajo punto de fusión. La 1ª ley de Fick, en su definición, contempla la posibilidad de que la especie que difunde se agote durante el proceso. No todos los termoplásticos se encuentran en estado gomoso por encima de Tg.

F

X X X X X

9) Un material compuesto siempre es heterogéneo y sus propiedades mecánicas siempre

X

presentan anisotropía. 10) La resistividad eléctrica a temperatura ambiente del Si es menor que la del Si dopado con un 0,015% de P.

X

PARTE II. Complete las siguientes frases con la palabra más apropiada (0.2 p c/u): 1. El defecto cristalino que se genera por la inserción de un semiplano atómico se denomina ……DISLOCACIÓN…….. 2. Un material que genera en su interior un campo magnético inducido (B) de sentido contrario al campo magnético aplicado (H) se denomina ………DIAMAGNÉTICO….. 3. En un ensayo de tracción, la cantidad de energía absorbida por unidad de volumen de material al momento de la rotura de la probeta se denomina ……TENACIDAD…….. 4. En el PE al aumentar las ramificaciones de la cadena se ……DISMINUYE….. el efecto barrera a los gases. 5. El tipo de enlace primario que presentan los polímeros es el ……COVALENTE….. 6. En un proceso de difusión intersticial, el coeficiente de difusión del soluto ……DISMINUYE.. al aumentar la compacidad de la red cristalina de la matriz del solvente. 7. A igualdad de condiciones, el aluminio tendrá una resistividad eléctrica …MENOR….. que la alúmina (Al2O3). 8. Al aplicar un campo magnético externo (H) a un material ferrimagnético, la inducción magnética (B) será …MAYOR….. a una temperatura de funcionamiento de 120ºC que a una de 750ºC. 9. La susceptibilidad magnética de un material ferromagnético es ……MAYOR.. que la de un paramagnético. 10. Un material compuesto se ensaya a tracción en dirección paralela y perpendicular al eje de orientación de la fibra. Se observa que cuando el material trabaja en condiciones de ……ISODEFORMACIÓN.. el módulo de elasticidad es mayor.

Permutación 0 PARTE III: 1) Una empresa de tratamientos térmicos tiene cuatro aleaciones A-B y necesita saber la composición nominal de cada una de ellas. El ingeniero encargado realiza un calentamiento hasta una temperatura de 410ºC a las 4 aleaciones, y después enfría lentamente cada aleación hasta temperatura ambiente. ¿De qué aleaciones se trata, sabiendo que mediante observación en el microscopio óptico y análisis químico determina las siguientes características? (Total 2p): Aleación 1: La aleación es siempre monofásica y diatómica, con la misma composición química. (0,5 p) Aleación 2: A 300ºC se inicia la precipitación de una segunda fase. (0,5 p) Aleación 3: Durante el enfriamiento desde 410ºC, se producen dos transformaciones invariantes; y a temperatura ambiente se observa un 80% en peso de una solución sólida que tiene un 35% de B. (0,75 p) Aleación 4: No se observa cambio alguno en las fases existentes (incluyendo cantidad relativa de ellas) y no presenta componente primario. (0,25p)

RESULTADOS Aleación 1

30A-70B

Aleación 2

Aprox. 2.5B-97.5A

Aleación 3

28B-72A

Aleación 4

85B-15A

Permutación 0

3) La figura adjunta muestra la variación de la tensión de límite elástico de una aleación en función del porcentaje de trabajo en frío acumulado por deformación. Si el módulo de Young de esta aleación vale 200 GPa y su coeficiente de Poisson vale 0.28, conteste a las siguientes preguntas: (Total: 3 puntos)

Límite elástico (MPa)

a) Si una barra cilíndrica de diámetro 30 mm se deforma en caliente hasta un diámetro 2000 final de 15 mm, ¿cuál es la máxima contracción lateral permisible (en mm) en 1800 condiciones de servicio (régimen elástico) 1600 para la barra final? (0.5 p) b) Si la barra final del apartado anterior se 1400 somete a una fuerza de tracción de 80000 1200 N, ¿qué deformación elástica alcanzará la barra? (0.5 p) 1000 c) Si la barra final del apartado a) se deforma en frío hasta un diámetro de 10 800 mm, ¿cuál será la tensión que habrá que 600 aplicar a la pieza final de diámetro 10 mm para que empiece a deformarse 400 plásticamente? (0.5 p) 200 d) Si la longitud inicial de la barra del apartado anterior antes de deformarse es 0 de 10 cm, ¿cuál será la longitud de la 0 10 20 30 40 50 60 barra después de la deformación en frío? Trabajo en frío (%) (0.5 p) e) Suponga que queremos fabricar con la barra de 15 mm de diámetro una barra de 10 mm de diámetro que tenga un límite elástico de 700 MPa. Explique cómo realizaría el proceso (Nota: En las condiciones más económicas y rápidas posibles) (1 p).

RESULTADOS NUMÉRICOS -3

a) (deformación axial = 2 x10 ) contracción lateral por poisson -3 mm (0,0084 mm) = 8,4x10

c) (%CW = 55,5) aprox. 1600 MPa (según gráfico)

b) (Aplicando una tensión de 452,7 MPa y considerando E = -3 200 GPa) =2,26 x 10

d) (considerando que deformación plástica es volumen constante) 22.5 cm

la a

e) Para obtener una barra con 700 MPa se requiere aplicar un trabajo en frio de 14% (según gráfico) Opción: 1 sólo paso. Según apartado c) la barra tendría un 55,5% de CW (NO CUMPLE CON EL REQUISITO) Opción viable: Paso 1: Barra de 15 mm a barra de 10,8 mm de diámetro intermedio (aplicando un 48% de CW aprox.) Paso 2: Tratamiento de recocido a la barra de 10,8 mm de diámetro. Paso 3: Barra de 10,8 mm a 10 mm (trabajo en frio al final de 14 %)

70

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Materiales. Examen de Prácticas (28/06/11) Grupo/profesor:

1) La Figura adjunta muestra los resultados de choque térmico obtenidos para dos cerámicas A y B enfriadas rápidamente hasta temperatura ambiente (Tamb=20 ºC). Conteste a las siguientes preguntas (Total 4p): a) ¿Qué es la variable “Y” representada en el eje de ordenadas y cuáles son sus unidades de medida? Representa el número de grietas por unidad de longitud. Sus unidades -1 serían: cm

Cerámica "B" 5

Variable "Y"

b) ¿Cuál es el máximo choque térmico permisible sin que aparezcan fisuras para las cerámicas A y B? c) Si las cerámicas se ensayan desde una temperatura de 180 ºC hasta T ambiente, ¿cuál es la cerámica que sufre menos choque térmico? d) Si las cerámicas se ensayan desde una temperatura de 280 ºC hasta T ambiente, ¿cuál es la cerámica que resiste menos al choque térmico?

6

4

3

2

Cerámica "A" 1

0

0

100

200

300

400

500

ΔT (ºC) RESULTADOS b) Cerámica A: ΔT = 80ºC y Cerámica B: ΔT = 200ºC c) ΔT aplicado: 180-20 = 160ºC. Cerámica B sufriría menos choque térmico d) Ambas cerámicas resisten por igual

PARTE II: Seleccione la respuesta correcta. 1 p c/u. Una respuesta incorrecta elimina una correcta. (Total 6p) V

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1) Para determinar la densidad de un Polietileno de alta densidad (HDPE) siguiendo la 2) 3) 4) 5) 6)

metodología utilizada en la práctica utilizaría el mismo líquido empleado en la experiencia. Las vacantes observadas en el Cu utilizado en la práctica de metalografía serían las responsables de las líneas o franjas oscuras que presentaban los granos. Mediante microscopía óptica se pueden observar tanto los límites de granos de un material policristalino como las dislocaciones que estos presentan. La densidad medida experimentalmente en un material compuesto tiende a ser ligeramente inferior que la densidad teórica (calculada a partir de las densidades de sus componentes). El método de comportamiento a la llama es el más adecuado para diferenciar entre un Polietileno de alta densidad y un Policloruro de vinilo. El microscopio óptico empleado en la observación de la microestructura de metales es de reflexión.

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X X X X X