Este documento presenta 10 preguntas de un examen sobre ingeniería de materiales. Cubre temas como los principales tipos de materiales (metálicos, poliméricos y cerámicos), la estructura atómica del hidrógeno, los enlaces químicos primarios, las estructuras cristalinas comunes en metales, y defectos en materiales iónicos. El examen evalúa la comprensión del estudiante sobre conceptos fundamentales de ingeniería de materiales.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA
CURSO: INGENIERIA DE MATERIALES I
CICLO ACADEMICO: 2010-2
EVALUACION DE LA PRIMERA UNIDAD
EXAMEN I
CUESTIONARIO PARTE TEORICA
1.-¿Cuáles son los principales tipos de materiales en Ingeniería y algunas de sus propiedades
mas importantes ? (2 puntos)
Respuesta.-La mayoría de los materiales utilizados en ingeniería se dividen en tres grupos
principales: materiales metálicos, poliméricos y cerámicos. Los más importantes materiales en
ingeniería en cada uno de estos grupos son:
Materiales Metálicos: a la vez se subdividen en metales y aleaciones y estos vuelven a
subdividirse en : aleaciones y metales ferrosos : Ejem.: acero y hierro fundido y las aleaciones y
metales no ferrosos: Ejem: alumnio, cobre, zinc, titanio , niquel, etc. Sus propiedades mas
importantes son: los metales son buenos conductores térmicos y eléctricos, son relativamente
resistentes y dúctiles a la temperatura ambiente y presentan alta resistencia, incluso a altas
temperaturas.
Materiales Poliméricos.-plásticos de nailon, resinas plásticas, aleaciones o mezclas:
elastómeros,etc. Propiedades: la resistencia y ductilidad varían ampliamente, tienen bajas
densidades y temperaturas de ablandamiento o de descomposición relativamente bajas y son
sustitos de los metales.
Materiales Cerámicos.- refractarios, losetas, material de vajillas , enlozados, etc. Cerámicas
estructurales o cerámicos avanzados.
Propiedades: tienen gran dureza, resistentes a altas temperaturas pero tienden a ser frágiles,
buena resistencia al calor y al desgaste, propiedades aislantes, etc.
2.-Describa la naturaleza y la estructura de un átomo de hidrógeno, así como su estructura
electrónica? (un punto)
Respuesta: Consta de tres partículas subatómicas: un protón , un neutrón y un electón, cada
un tiene pesos diferenciados y cargas diferenciada salvo el neutrón no tiene carga. Se le
reconoce con un número atómico que es igual al número prptones que está en el núcleo del
átomo, en el caso del hidrógeno es uno y un átomo neutro y su masa relativa está expresada
en gramos de 6.023 x 1023
átomos de hidrógeno.
Estructura electrónica del hidrógeno: El hidrógeno es el átomo mas simple y consta de un
electrón que rodea a un núcleo de un protón y si se considera el movimiento de este sólo se
permiten determinados niveles de energía definidos. La razón de los valores restringidos de
energía es que lo electrones cumplen las leyes de la mecánica cuántica que sólo permiten
determinados valores de energía y no cualquier valor arbitrario. De este modo…………………

2. ( modelo de Bohr, número cuántico PRINCIPAL ,principio de incertidumbre de Heisemberg,
estado básico y energía de ionización)
3.-¿Cuáles son los números cuánticos de los electrones atómicos y que representan cada uno
de ellos en esta estructura?. (Un punto)
Respuesta.- 2.3.2 de la separata.-
4.-Haga un cuadro donde Usted debe sintetizar los enlaces primarios y sus propiedades
principales ejemplificando con los materiales característicos donde están presentes estos
tipos de enlace. (2 puntos)
Respueata.-2.5, 2.6 Y 2.7 de separata
PROPIEDADES ENLACE IONICO ENLACE COVALENTE ENLACE METALICO
FORMACION
FUERZAS
ENERGIAS
ESTRUCTURA
5.-SOBRE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS:
 Defina una estructura cristalina. De ejemplos de materiales que tengan estructuras
cristalinas. (1/4punto)
 Respuesta.-modelo regular tridimensional de átomos, iones o moléculas en el
espacio.
 Defina celda unitaria de una red cristalina. ¿qué constantes de red definen una celda
unitaria. (1/4punto)
 Respuesta.-Una unidad de celda en el espacio que se repite. Las longitudes axiales y
los ángulos axiales son las constantes de red de la celda unitaria.
 ¿En qué consisten las estructuras cristalinas mas comunes en los metales?. Indique
cinco metales que tengan alguna de estas estructuras cristalinas (1/2 punto)
 Respuesta: 3.14 sección 3.3. Definiciones de separata BCC: Fe, Cr, Volframio,
molibdeno,vanadio
FCC: Al, Cu, Pb, Ni y Fe a 912º-1394ºC.
HCP:
 ¿Cuáles son los índices para las direcciones cristalográficas de una determinada celda
unitaria cúbica? (1/2 punto)
 Respuesta.-3.14 de separata sección 3.5.-Una dirección en una C:U cúbica se indica
por un vector dibujado desde el origen a un punto de la celda unitaria atravesando la
superficie de la celda; las coordenadas de posición (x,y,z) donde el vector sale de la

3. superficie de la C:U (con las fracciones simplificadas) son los factores de dirección.
Estos índices designados por u, v y w se encierran entre corchetes. Los índices
negativos se indican con una barra arriba.
6.-Le han entregado un material desconocido y le han pedido que lo identifique con su mejor
capacidad ¿Qué pruebas realizaría para identificar el material? (1/2 punto)
Respuesta.-Pasos: 1) de acuerdo a las características de peso, color, dureza, fibra etc. Defino el
tipo de material. 2)Conocido el tipo de material debo conocer si es material puro o compuesto
por lo que mandaría realizar un análisis químico. 3) si es un material puro para determinar qué
elemento es mandarial realizar un análisis de difracción de rayos –x para determinar las
contantes de red y popr tanto conocer el elemento y si es un compuesto tendría que que
realizar un ensayo metalográfico, etrc.
7.-Describa y dibuje el proceso de solidificación de un metal en términos de nucleación y
crecimiento de cristales. (1/2 punto)
Respuesta.-4.1.1 Separata y Fig. 4.2 , 4.4. 4.5-Nucleación homogénea- el embrión-energías
que participan en la nucleación homogénea-cambio de energía Total- radio crítico con
respecto al subenfriamiento
8.-Distinga entre granos equiaxiales y columnares en una estructura de metal solidificado (1/2
punto) (1/2 punto)
Respuesta.- Fig. 4.7.-Cuando un metal relativamente puro se moldea en un molde fijo sin
utilizar afinadores de grano, se producen normalmente dos tipos de estructuras
principalmente: granos equiaxiales y columnares.
Si las condiciones de nucleació y crecimiento en el metal líquido durante la solidifucación san
tales que los cristales pueden crecer por igual en todas direcciones se obtendrán granos
eqiaxiales.
Los granos columnares son alargados, delgados y burdos, y se forman cuando un metal se
solidifica muy lentamente en oresencia de un fuerte gradiente de temperatura.
Relativamente pocos núcleos están disponibles cuando se producen los granos columnares.
9.-Distinga entre una solución sólida sustitucional y una solución sólida intersticial (1/2 punto)
Solución sólida sustitucional: solución sólida en que los átomos de soluto de un elemento
puede sustituir a los átomos de disolvente de otro elemento. Por ejemplo, en la solución
sólida Cu-Ni, los átomos de cobre pueden sustituir a los átomos de niquel en la red cristalina
de la solución sólida.
Solución sólida intersticial.- Solución sólida formada por átomos de soluto que pueden
entraren los intersticios o agujeros de la red atómica del disolvente.
10.-Cuál es la importancia o cuáles son las repercusiones de los defectos Frenkel y Schotty en
el comportamiento de los materiales iónicos.(1/2 punto)
Respuesta.-La presencia de estos defectos en los cristales iónicos, aumenta su conductividad
eléctrica.

4. Defecto de Frenkel.-Es un defecto puntual en un cristal iónico en el que una vacante
catiónica va asociada a un catión intersticial.
Defecto Schotty: defecto puntual en cristal iónico en el que una vacante catiónica está
asociada a una vacante aniónica