Diagramas de Fases

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  • Topic: Diagrama de fase, Aluminio, Conocimiento
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DISCUSIÓN GENERAL SOBRE LOS DIAGRAMAS DE FASE

OSCAR JAIME RESTREPO BAENA
Doctor en Materiales Universidad de Oviedo - España

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA GRUPO DE CERÁMICOS Y VÍTREOS MEDELLIN 1998

Oscar Jaime Restrepo Baena

DISCUSIÓN GENERAL SOBRE LOS DIAGRAMAS DE FASE NATURALEZA E IMPORTANCIA DE LOS DIAGRAMAS DE FASE 1. INTRODUCCIÓN Los materiales en estado sólido existen en muchas formas diferentes o fases. El número de tales fases puede ser grande incluso para sustancias puras, por ejemplo el hielo puede existir en varias fases sólidas y un metal tan importante como el hierro presenta hasta cuatro fases sólidas. En los sistemas que presentan más de una especie química el número de fases puede igualmente ser grande. Es también frecuente, aún en sistemas comerciales importantes, la disponibilidad de datos que cubren sólo una parte de los sistemas. En vista del hecho que las propiedades de los materiales dependen significativamente de la naturaleza, número, cantidad, y forma de las posibles fases que se presentan y pueden cambiarse por alteraciones en dichas cantidades, es vital, en el uso de materiales, conocer las condiciones bajo las cuales cualquier sistema dado puede existir en sus varias formas posibles. A través de los años se ha acumulado gran cantidad de información de un gran número de sistemas; para registrar tal enorme cantidad de datos se acostumbra graficar el número y composición (e indirectamente las cantidades) de fases presentes como función de la temperatura, la presión y sobre todo la composición. Estas gráficas se llaman diagramas de fase, diagramas de constitución o diagramas de equilibrio. Este último nombre se deriva del hecho de que tales diagramas permiten mostrar la mayoría de las fases estables que se encuentran bajo condiciones de equilibrio. El término “condiciones de equilibrio” requiere cierta elaboración. Estrictamente hablando el estado de equilibrio de un sistema es aquel estado en el cual las propiedades del sistema no cambian con el tiempo, a menos que se ejerza una restricción. En este último sentido, restricción significa normalmente una alteración de la temperatura, la presión o la composición, pero puede también referirse a la aplicación de fuerzas mecánicas, eléctricas, magnéticas, etc. En la práctica, sin embargo, la definición de equilibrio se modifica teniendo en cuenta las velocidades relativas de los posibles procesos que puedan introducirse en un sistema por cambios en la temperatura, la composición o la presión. Frecuentemente un sistema es importante sólo para ciertos valores de presión, temperatura y composición; en tales casos las reacciones al interior de los sistemas pueden proceder a velocidades que son: a) tan lentas que producen cambios despreciables en las propiedades para períodos de tiempo lo suficientemente considerables. b) tan rápidas que llegan al equilibrio en menos tiempo que el que se puede registrar de manera práctica y c) una magnitud intermedia. Los diagramas de fase

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Discusión General sobre Diagramas de Fase

muestran los reactivos en los procesos tipo a) y los productos de reacción en los procesos tipo b) y c) como fases en equilibrio. En el tratamiento de los diagramas de fase, tanto en la determinación, como en el uso se ha hecho un acercamiento fundamentalmente empírico, aunque en general ellos poseen una fuerte base termodinámica. En principio, al menos los diagramas de equilibrio, pueden calcularse por relaciones termodinámicas, en la práctica, sin embargo, sólo se recurre a sustituciones relativamente simples fundamentalmente por dos razones: la teoría exacta para casos generales es bastante compleja y muchos de los datos termodinámicos necesarios no se encuentran disponibles. Otros acercamientos posibles son: a) estudios desde un punto de vista puramente químico, con lo cual se involucrarían algunos sistemas que no son de interés. b) una visión puramente matemática, haciendo uso de un lenguaje y simbolismos que no se...
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