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*Funciones de diagrama de fases

-Mostrar los estados físicos

Indican los estados físicos que existen bajo condiciones específicas de presión y temperatura.

-Mostrar las transiciones de fase

Proporcionan la dependencia de la presión de las temperaturas de transición de fase.

-Predecir condiciones

Ayudan a predecir condiciones como el punto de ebullición.

-Entender el comportamiento de las sustancias

Proporcionan información sobre cómo una sustancia se comporta en diferentes condiciones ambientales

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Los diagramas de fases (o diagramas de equilibrio de fases) son representaciones graficas de las fases presente en un sistemas material a varias temperaturas, presion y composicion. (Setien Marquinez et al., s. f.)

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En un material, en terminos de microestructura, una fase es una region microscopicamente homogenia que diferencia en estructura y/o composicion de otra region

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Características de los diagramas de fases

Representan las fases o estados de una sustancia en diferentes condiciones experimentales.

Muestra el punto triple, el punto crítico y cuatro regiones: sólido, líquido, gas y una región supercrítica.

En un diagrama de fases típico, la presión está en el eje y y la temperatura en el eje x.

Al cruzar las líneas o curvas en el diagrama de fases, se produce un cambio de fase.

Dos estados de la sustancia coexisten en equilibrio en las líneas o curvas.

Proporciona información sobre cómo una sustancia se comporta en diferentes condiciones ambientales.

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Importancia de los diagramas de fases

Ayudan a visualizar las transformaciones que ocurren en las sustancias.

Modificando la presión y temperatura en valores alrededor del punto crítico se producen reacciones que pueden tener interés industrial.

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¿Cuáles son las características más destacadas del diagrama de fases del sistema de azufre?

El azufre tiene tres puntos triples, indicados en el diagrama con los números 1, 2 y 3. La forma más estable del azufre es la rómbica, que, al calentarse lentamente, se transforma en monoclínica a una temperatura de alrededor de 114 °C.

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Springer. (2025). Materiales de cambio de fase: clasificación, uso, transiciones de fase y técnicas de mejora de la transferencia de calor: una revisión integral. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.

ScienceDirect. (2025). Transformación de fase en aleaciones de titanio: una revisión.

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Los diagramas de equilibrio de fase son herramientas fundamentales en la ingeniería, ya que permiten predecir la estabilidad y las transformaciones de materiales en diversas condiciones. Su uso es esencial en sectores como la manufactura, la metalurgia, la industria aeroespacial y la ingeniería energética, donde el control de fases influye en la optimización del rendimiento y la vida útil de los materiales.

Aplicaciones en la Ingeniería de Materiales

-Metalurgia y Aleaciones

En la ingeniería metalúrgica, los diagramas de fase permiten diseñar aleaciones con propiedades específicas, como mayor resistencia mecánica, dureza o resistencia a la corrosión. Por ejemplo:

Aleaciones de Acero: El diagrama de fase Fe-C es clave para comprender la formación de cementita y perlita, lo que influye en tratamientos térmicos como el templado y el revenido.

Aleaciones de Aluminio: En la industria aeronáutica, se utilizan diagramas de equilibrio para optimizar la relación resistencia-peso mediante el control de fases en aleaciones Al-Cu y Al-Mg-Si.

-Materiales Cerámicos

Los materiales cerámicos se emplean en aplicaciones de alta temperatura y resistencia química. Los diagramas de fase guían la sinterización y la formación de compuestos cerámicos avanzados, como los recubrimientos de zirconia estabilizada con itria (YSZ) utilizados en turbinas de gas.

-Materiales con Cambio de Fase (PCMs)

En la ingeniería energética, los materiales con cambio de fase (PCMs) se usan para almacenamiento térmico en aplicaciones como climatización de edificios y sistemas de refrigeración industrial. Estos materiales dependen de transiciones sólido-líquido que pueden ser optimizadas mediante diagramas de fase.

Aplicaciones en la Ingeniería Mecánica y Eléctrica

- Ingeniería Mecánica

En la ingeniería mecánica, los diagramas de fase son esenciales para la selección de materiales en sistemas sometidos a condiciones extremas de temperatura y presión. Por ejemplo:

Diseño de Motores y Turbinas: La selección de aleaciones resistentes al calor, como las superaleaciones de níquel, depende del conocimiento de sus fases a diferentes temperaturas.

Tribología y Materiales para Fricción: Los diagramas de fase permiten desarrollar recubrimientos y materiales resistentes al desgaste, utilizados en componentes como rodamientos y engranajes.

- Ingeniería Eléctrica

En la ingeniería eléctrica, los diagramas de fase ayudan en el desarrollo de materiales conductores y aislantes con propiedades optimizadas, tales como:

Semiconductores: La fabricación de circuitos integrados y dispositivos electrónicos depende del control de fases en materiales como el silicio dopado y compuestos como el GaAs.

Cables de Alta Conductividad: Los diagramas de fase permiten diseñar aleaciones de cobre y aluminio con mejoras en conductividad y resistencia mecánica.

Conclusión

Los diagramas de equilibrio de fase son esenciales en la ingeniería, ya que permiten diseñar y optimizar materiales y procesos de manufactura en diversas industrias. Su aplicación en metalurgia, cerámica, almacenamiento térmico y procesos de manufactura avanzada demuestra su importancia para el desarrollo de tecnologías más eficientes y sostenibles.

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La constitucion de una aleacion queda descrita por:

La composicion global de la aleacion.

El numero de fases presentes.

La composicion de cada fase(por regla de la palanca).

La fraccion, de porcentaje o proporcion en peso de cada fase.

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Liquida y solida

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La proporcion o porcentaje de cada fase se calcula en base a la regla de la palanca.

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Diagrama de fases

Setien Marquinez, J., Casdo del Prado, J. A., Diego Cavia, S., & Thomas Garcia, C. (s. f.). Materales-G704/G742. Open Course Ware. https://ocw.unican.es/pluginfile.php/2225/course/section/2110/leccion_10.pdf

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EJEMPLO:

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Referencias

https://www.google.com/search?sca_esv=7e54d0755322b7a2&rlz=1C1UUXU_esMX997MX997&sxsrf=AHTn8zozm7wAjlJHMresj7i51guQe09igw:1743341091356&q=ejemplos+de+diagrama+de+fases&udm=2&fbs=ABzOT_DyhPxn1-OrMoN1Mx1UZsiZrY-v6_1AJO8OkZCM4T2RoTYrPMpq6J9dk3FYNGvHQT8jcwJGXIIsho4qgPK0NO02ZB88jg-R81kvmyjxUP1WZXbVNpYY3bQG5Mg8A4T4bmmsFB1obwOfvlB2xWWnlDdvd2E_WRF2w-yPD8N0sHC606XO6aZ08lTJ3puVzlWtjt7DAzP8gvIY5rTAXZhrUOjU2diIXQ&sa=X&ved=2ahUKEwiR3ePT87GMAxVyLUQIHfGZCxQQtKgLegQIGRAB&biw=1821&bih=854&dpr=0.75#vhid=LeMybP4wUBywoM&vssid=mosaic

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ejemplos de diagrama de fases - Google Search

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Elementos: Cobre (Cu) y Níquel (Ni).

Temperaturas de fusión:

Cu: 1085 °C.

Ni: 1455 °C.

Líneas importantes:

Liquidus: Arriba → todo líquido.

Solidus: Abajo → todo sólido.

Entre ambas: mezcla sólido-líquido (α + L).

Fases:

α (sólida): Solución sólida de Cu-Ni.

L (líquida): Fase fundida.

Solubilidad completa: Cu y Ni son totalmente solubles en estado sólido (no hay formación de fases adicionales)

No existe un punto eutéctico en el diagrama de fases Cu-Ni, debido a la solubilidad total en estado sólido.

REFERENCIA

Chirinos Silva, R. (s.f.). Diagrama de fases. Recuperado de https://chirinossilvaroger.files.wordpress.com/2012/05/diagrama-de-fases.pdf

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Puntos clave:

1.-Eje horizontal: Representa la composición en porcentaje en peso de estaño (Sn).
2.-Eje vertical: Indica la temperatura en grados Celsius y Fahrenheit.
3.-Fases principales:

L (Líquido): Región donde la aleación está completamente fundida.

(α): Fase sólida rica en plomo (Pb).

(β): Fase sólida rica en estaño (Sn).
Temperatura eutéctica (183°C):

Ocurre a una composición del 61.9% de Sn.

El material cambia directamente de líquido a una mezcla sólida de (α + β) sin pasar por una fase intermedia.
Temperaturas importantes:

327°C: Punto de fusión del plomo puro (Pb).

232°C: Punto de fusión del estaño puro (Sn).
Regiones del diagrama:

α + L: Mezcla de sólido rico en Pb y fase líquida.

β + L: Mezcla de sólido rico en Sn y fase líquida.

α + β: Mezcla de dos fases sólidas en equilibrio por debajo de 183°C.

REFERENCIA

Universidad Politécnica de Madrid. (s.f.). Diagrama de fases Sn-Pb. Recuperado de https://moodle.upm.es/en-abierto/pluginfile.php/682/mod_label/intro/4diagrama-Sn-Pb.pdf