A Quarta Lista de Exercícios de Ciência dos Materiais

Quarta Lista de Exercícios de Ciência dos Materiais – POSMAT 2022

Observação inicial: Apesar dos exercícios estarem em inglês, as listas devem ser respondidas em português e enviadas em arquivo individual utilizando o Google Class.

1) NiO can be added to MgO to produce a solid solution. What other ceramic systems are likely to exhibit 100% solid solubility with MgO?

1) NiO pode ser adicionado ao MgO para produzir uma solução sólida. Que outros sistemas cerâmicos apresentam 100% de solubilidade sólida com MgO?

Neste caso, devemos considerar adições de óxidos que possuam cátions metálicos com a mesma valência e raio iônico próximo ao do cátion de magnésio. A valência dos íons magnésio é +2 e seu raio iônico é 0,66 Å. Outras possibilidades de cátions com valência de +2 estão listadas a seguir:

	[pic 1]	[pic 2][pic 3]	Crystal Structure
em CdO[pic 4]	= 0,97[pic 5]	47	NaCl
em CaO[pic 6]	= 0,99[pic 7]	50	NaCl
em CoO[pic 8]	= 0,72[pic 9]	9	NaCl
em FeO[pic 10]	= 0,74[pic 11]	12	NaCl
em SrO[pic 12]	= 1,12[pic 13]	70	NaCl
em ZnO[pic 14]	= 0,74[pic 15]	12	NaCl

A diferença percentual nos raios iônicos e as estruturas cristalinas também são mostradas e sugerem que o sistema FeO-MgO provavelmente apresentará solubilidade sólida ilimitada. Os sistemas CoO e ZnO também possuem proporções de raio e estruturas cristalinas apropriadas.

2) Determine the degrees of freedom in a Cu-40% Ni alloy at (a) 1300°C, (b) 1250°C, and (c) 1200°C. Use the following figure

2) Determine os graus de liberdade em uma liga Cu-40% Ni em (a) 1300°C, (b) 1250°C e (c) 1200°C. Use a figura a seguir

[pic 16]

Este é um sistema binário (C = 2). Os dois componentes são Cu e Ni. Vamos supor que a pressão seja constante. Portanto, a Equação  pode ser usada como segue.[pic 17]

1. A 1300°C, P = 1, pois apenas uma fase (líquido) está presente; C = 2, uma vez que os átomos de cobre e níquel estão presentes. Assim,

[pic 18]

devemos fixar a temperatura e a composição da fase líquida para descrever completamente o estado da liga de cobre-níquel na região líquida.

1. A 1250°C, P = 2, uma vez que tanto o líquido quanto o sólido estão presentes; C = 2, uma vez que átomos de cobre e níquel estão presentes. Então,

[pic 19]

 Se fixarmos a temperatura na região de duas fases, as composições das duas fases também serão fixas. Alternativamente, se a composição de uma fase for fixa, a temperatura e a composição da segunda fase são automaticamente fixadas.

1. A 1200°C, P = 1, pois apenas uma fase (sólida) está presente; C = 2, uma vez que os átomos de cobre e níquel estão presentes. Novamente,

[pic 20]

devemos fixar a temperatura e a composição para descrever completamente o estado do sólido.

3) Define the terms eutectic, eutectoid, peritectic, peritectoid, and monotectic reactions.

3) Defina os termos reações eutéticas, eutetóides, peritéticas, peritetóides e monotéticas.

Reação eutética é uma reação trifásica, pela qual, ao resfriar, um líquido se transforma em duas fases sólidas ao mesmo tempo. Por exemplo: a liga líquida torna-se uma mistura sólida de alfa e beta em uma temperatura específica. Uma reação eutetóide é uma reação trifásica pela qual, no resfriamento, um sólido se transforma em duas outras fases sólidas ao mesmo tempo. Se a parte inferior de um campo sólido monofásico se fechar (e desde que os campos bifásicos adjacentes também sejam sólidos), isso ocorre com um ponto eutetóide.

Uma reação peritética é uma reação em que uma fase sólida e uma fase líquida irão juntas formar uma segunda fase sólida a uma determinada temperatura e composição - por exemplo, Líquido + alfa -> beta . Essas reações são bastante lentas, pois a fase de produto se formará no limite entre as duas fases de reação, separando-as, assim, e retardando qualquer reação posterior.

Reação peritetóide é a transformação de duas fases sólidas em um sistema de liga, formando uma nova fase. Essas reações acontecem de maneira semelhante às transformações peritéticas, no entanto, elas ocorrem apenas no estado sólido. Ou seja, duas fases sólidas se transformam em uma terceira fase sólida.

Nas transformações monotetóides, o resfriamento ou aquecimento de uma solução sólida a converte completamente em uma solução sólida com uma estrutura cristalina diferente. Uma reação monotetóide difere de uma reação eutetóide porque apenas uma fase de reação é produzida. A diferença entre eutetóide e monotetóide é que eutetóide está descrevendo a reação de mudança de fase de uma liga em que uma única fase sólida se transforma em duas outras fases sólidas, enquanto monotetóide é descreve a mudança reversível isotérmica de uma fase sólida para formar duas fases sólidas diferentes durante o resfriamento. difere de um eutetóide porque um monotetóide inclui duas fases separadas por uma lacuna de miscibilidade e, portanto, tem a mesma estrutura cristalina, mas composições diferentes.

4) What are Hypoeutectic and Hypereutectic Alloys?

4) O que são ligas hipoeutéticas e hipereutéticas?

Uma liga hipoeutética é bifásica com uma composição menor do que a composição eutética. Para o sistema Pb-Sn, à medida que uma liga hipoeutética contendo entre 19% e 61,9% de Sn esfria, o líquido começa a solidificar à temperatura liquidus, produzindo α sólido; entretanto, a solidificação é completada pela reação eutética como na figura abaixo. Essa sequência de solidificação ocorre para composições em que a linha vertical correspondente à composição original da liga cruza tanto o liquidus quanto o eutético.[pic 21]