Preguntas de examen de «Materiales». 5. Diagramas de fases

La soluciones pueden encontrarse pulsando en los enunciados

El aluminio cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (ccc) y tiene un radio atómico de 1,432 Å. ¿Alguno de los siguientes elementos, de los que se da su sistema cristalino y su radio atómico, es de esperar que tenga solubilidad total con el Al en estado sólido?: Ge: diamante, 1,225 Å; Ag: ccc, 1,445 Å; Cu: ccc, 1,278 Å; Mg: hc, 1,604 Å; Li: cc, 1,519 Å; Zn: hc, 1,332 Å.

(A). Solo la plata
(B). Solo la plata y el cobre
(C). Todos excepto el magnesio y el cinc
(D). No, ninguno

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Este es el diagrama de fases del la mezcla Pb-Sn:

Se sabe que la mezcla líquida de Pb y Sn que empieza a solidificar a 250 ^oC es la que contiene aproximadamente un 32% de Sn, y la aleación que concluye su solidificación a 250 ^oC es la que contiene aproximadamente un 13% de Sn. Un kilogramo de una aleación de 70% de Pb se enfría lentamente desde 300 ºC. Calcular aproximadamente la masa del proeutéctico α que se ha formado a 250 ^oC.

(A). 105 g
(B). 130 g g
(C). 192 g
(D). 895 g

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Considérese el diagrama de fases de la mezcla de MgO y FeO:

Se tiene una mezcla de 40%_FeO – 60%_MgO que se calienta hasta que solo queda un 25% de fase sólida (el resto es líquida). De las siguientes temperaturas aproximadas, a una sola se conseguiría eso.

(A). 1980 ºC
(B). 2080 ºC
(C). 2300 ^oC
(D). 2500 ºC

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Considérese el diagrama de fases del sistema binario estaño-plomo:

¿Cuál es la composición teórica en estaño de la fase α en el punto marcado con un aspa?

(A). aprox. 5 %
(B). 19,2 %
(C). 30 %
(D). 73 %

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En el siguiente diagrama de fases se han destacado tres puntos (1, 2 y 3):

En ellos se producen transformaciones o reacciones…

(A). 1: peritéctica; 2: monotéctica; 3: eutéctica.
(B). 1: eutéctica; 2: peritéctica; 3: monotéctica.
(C). 1: monotéctica; 2: eutéctica; 3: peritéctica.
(D). 1: peritéctica; 2: eutéctica; 3: eutéctica.

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Considérese el diagrama de fases del sistema Pb-Sn:

Supóngase que se parte de una mezcla de Pb-Sn en estado líquido que contiene un 15% de estaño. Se va bajando la temperatura. De los siguientes valores, ¿cuál corresponde aproximadamente a la composición de Sn de las primeras trazas de sólido que se forman?

(A). 0 %
(B). 8,5 %
(C). 15 %
(D). 19,2 %

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Decir cuál de las siguientes afirmaciones sobre el siguiente fragmento del diagrama de fases del sistema Cu-Zn es correcta.

(A). Se ven dos puntos eutectoides.
(B). Existe una transformación eutéctica y una eutectoide.
(C). Se observa un punto peritéctico a cerca de 600 ^oC.
(D). Existe una transformación eutéctica y otra peritéctica.

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Considérese el diagrama del Pb-Sn:

Se tiene una aleación del 10% de estaño a 200 ºC. Manteniendo la temperatura constante se va añadiendo Sn en pequeñas cantidades, dando tiempo suficiente y procurando las condiciones adecuadas para que, tras añadir un poco de Sn, se alcance la estabilidad termodinámica del sistema antes de agregar la siguiente cantidad de Sn. ¿Qué le ocurrirá teóricamente a la mezcla conforme vaya aumentando la riqueza de estaño?

(A). Primero, parte de la aleación se licuará; después se licuará toda ella; seguidamente solidificará parte del líquido y finalmente solidificará todo.
(B). La aleación se mantendrá siempre sólida, si bien serán cada vez más pobre en plomo.
(C). Se producirá cada vez más líquido conforme aumenta la proporción de Sn, ya que este tiene menor punto de fusión que el Pb.
(D). Se formará un líquido y todo el estaño adicional que se agregue se irá disolviendo en él. 

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En la siguiente tabla se dan las temperaturas y las composiciones que conforman las líneas de sólidus y líquidus del sistema binario isomorfo Ge-Si.

Composición (% Si en peso)	Sólidus T / oC	Líquidus T / oC
0	938	938
10	1005	1147
20	1065	1226
30	1123	1278
40	1178	1315
50	1232	1346
60	1282	1367
70	1326	1385
80	1359	1397
90	1390	1408
100	1414	1414

Según estos datos, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?

(A). Cuando la temperatura de la aleación está por encima de 1282 ^oC, el sistema se mantiene sólido siempre que la proporción de Si sea de al menos el 60%.
(B). A 1420 ^oC el sistema es líquido para cualquier composición.
(C). La temperatura de fusión del Si es 938 ^oC.
(D). Si tenemos una aleación con un 80% de germanio a temperatura ambiente y la vamos calentando, empezará a fundir cuando se alcancen los 1065 ^oC.

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Considérese el diagrama de fases del sistema binario estaño-plomo y dígase qué afirmación es correcta.

(A). En el eutéctico tenemos únicamente una fase sólida que contiene un 61,9 % en peso en Sn.
(B). En el punto señalado con un aspa se pueden encontrar partículas de Pb puro.
(C). A 183 ^oC la máxima proporción posible de Sn de la fase rica en Sn es el 97,5 %.
(D). Ninguna de las afirmaciones que se hacen es correcta.

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1,5 kg de una mezcla líquida de 70% de Pb y 30% de Sn en peso se enfría lentamente desde 300 ºC. Considerando el diagrama de fases de plomo-estaño que se muestra a continuación, calcular el peso del líquido que resta a la temperatura de 0,001 ^oC por encima de la eutéctica.

(A). 379 g
(B). 288 g
(C). 928 g
(D). 450 g

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La siguiente imagen es una porción del diagrama de fases del sistema Cu-Zn en la que en el eje de abscisas se representa el porcentaje en peso de Zn. Decir si es posible o no tener una aleación de cobre y zinc que, en equilibrio, consista en una fase sólida del 80% en peso de Zn y una fase líquida del 95% en peso de Zn, y dar la razón.

(A). Sí, porque la región ε + L contiene puntos que representan proporciones de Zn tanto del 80 como del 95%.
(B). No, porque aunque es perfectamente posible que una fase sólida esté en equilibrio con una líquida, ambas han de tener la misma composición. 
(C). Sí, pero esto solo ocurre a dos temperaturas, que son aproximadamente 575 y 490 ^oC.
(D). No, porque se observa que no existe ningún punto en el diagrama en el que se cumpla la condición mencionada.