REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL P.P. PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGA CARIPITOCARIPITO ESTADO MONAGAS

Prof. Integrante:

Caripito, Febrero /2012

Introduccin a La Ciencia e Ingeniera de Materiales

1.-Perspectiva Histrica

Histricamente, el desarrollo y la evolucin de las sociedades han estado ntimamente vinculados a la capacidad de sus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades. Los prehistoriadores han encontrado til clasificar las primeras civilizaciones a partir de algunos materiales usados:Edad de Piedra,Edad del Cobre,Edad de Bronce,Edad del Hierro. Esta ltima secuencia parece universal en todas las reas, ya el uso del hierro requiere una tecnologa ms compleja que la asociada a la produccin de bronce, que a su vez requiere mayor tecnificacin que el uso de la piedra.Las primeras civilizaciones tuvieron una disponibilidad bastante ms reducida de diferentes materiales que las civilizaciones ms tecnificadas. Inicialmente slo se dispona de materiales naturales o seminaturales como piedras, madera, arcilla, pieles, etc. Los metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza, sino que estn en formas de minerales y se requiere un proceso de separacin del metal puro a partir del mineral correspondiente. Con el transcurso del tiempo, en diversas reas del planeta se lleg a tcnicas para producir materiales con nuevas propiedades superiores a las de los naturales (principalmentealeaciones).Hace relativamente poco tiempo que los cientficos llegaron a comprender la relacin entre elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. Este conocimiento, adquirido en los ltimos 200 aos aproximadamente, los ha capacitado, en alto grado, para modificar o adaptar las caractersticas de los materiales. Quiz uno de los cientficos ms relevantes en este campo haya sidoWillard Gibbsal demostrar la relacin entre las propiedades de un material y su micro estructura.Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con caractersticas muy especiales para satisfacer las necesidades de nuestra moderna y compleja sociedad, se trata de metales, plsticos, vidrios y fibras. Una de las grandes revoluciones de esta ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases trmicas de los metales y, en especial, delacero. Actualmente los adelantos electrnicos ms sofisticados se basan en componentes denominados materialessemiconductores.La historia de la humanidad ha estado ligada estrechamente a el tipo de materiales que cada sociedad ha desarrollado. Es por esto que se conocen varias etapas histricas en este sentido, sin que necesariamente exista una fecha exacta, o incluso, dndose en diferentes momentos en las diferentes sociedades humanas.La edad de piedra se refiere entonces al periodo en el que un grupo humano en particular empleaba este material junto con otros de origen natural como la madera o el hueso de forma preponderante. Normalmente se asocia a una etapa poco desarrollada tecnolgicamente, lo cual no es necesariamente cierto, ya que culturas que lograron importantes avances culturales como los Aztecas o los Mayas no superaron formalmente la edad de piedra, no por falta de avances sino por la enorme variedad de materiales ptreos con los que estas sociedades contaban los cuales suplan ampliamente las necesidades que enfrentaron.La edad de bronce, a la cual algunos se refieren como "edad de los metales" se refiere al uso de metales y aleaciones, cuya importancia radica en que la obtencin de ellos requiere de la adquisicin de tecnologas metalrgicas complejas. El bronce es la ms famosa de las aleaciones a las que se refiere la historia para referirse a la aparicin de culturas clsicas y el acero para la era de la revolucin industrial.Las eras ms recientes se conocen como "era de los polmeros", debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a avances en la qumica de gran complejidad. Los polmeros pueden tener virtualmente cualquier propiedad fsica, as que su uso se hizo tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas (sociedades plsticas).No obstante la historia, como el desarrollo de materiales, no se detiene. Actualmente se imponen los materiales compuestos, o composite. Formados por la unin de otros.

1.2- Ciencia e ingeniera de los materiales

Laciencia de materialesimplica investigar la relacin entre la estructura y las propiedades de losmateriales. Por el contrario, laingeniera de materialesse fundamenta en las relaciones propiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento y disea o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto que a menudo se presta a confusin.

La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades fsicas macroscpicas de los materiales y los aplica en varias reas de lacienciay laingeniera, consiguiendo que stos puedan ser utilizados en obras, mquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.

Incluye elementos de laqumicayfsica, as como las ingenierasqumica,mecnica,civilyelctricaomedicina,biologayciencias ambientales. Con la atencin puesta de los medios en lananocienciay lananotecnologaen los ltimos aos, la ciencia de los materiales ha sido impulsada en muchas universidades.

A pesar de los espectaculares progresos en el conocimiento y en el desarrollo de los materiales en los ltimos aos, el permanente desafo tecnolgico requiere materiales cada vez ms sofisticados y especializados.

1.3- Clasificacin de los Materiales:La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcin de sus propiedades y su estructura atmica. Son los siguientes: Metales Cermicos Polmeros Materiales compuestosOtra clasificacin seria en funcin de sus propiedades, y seria Materiales estructurales Materiales FuncionalesEstos ltimos comprenden los materiales utilizados en las industrias elctrica, electrnica, informtica y de las telecomunicaciones: Conductores Semiconductores Dielctricos Magnticos pticosEn la ciencia de materiales se reconocen como categoras nicamente los metales, los materiales cermicos y los polmeros, cualquier material puede incluirse en una de estas categoras, as pues los semiconductores pertenecen a los materiales cermicos y los materiales compuestos no son ms que mezclas de materiales pertenecientes a las categoras principales.1.4-Perspectivas futuras en el uso de los materiales

Lavelocidadde desarrollo de las nuevas aleaciones metlicas es ms bien baja, lademandadeaceroy de hierro fundido ha cado. Las industrias de polmeros y materiales compuestos crecen rpidamente, al igual que las proyecciones de desarrollo de las nuevas cermicas.Las tecnologas modernas asociadas a la produccin industrial contempornea, demandan un desarrollo de productos cuya realizacin est vinculada al uso de materiales con propiedades muy bien determinadas y a laseleccinde procedimientos mejor adaptados alxitoeconmico de los productos.Las nuevas lneas generales de produccin, tienden a conformar materiales ms fiables ligeros y resistentes con unaeconomade recursos ptima. Entre stas lneas est el desarrollo de: Aleaciones metlicas resistentes a altas temperaturas. Metales amorfos. Cermicas tcnicas Polmeros especiales Materiales compuestosTodos estos constituyen los llamados Nuevos Materiales, los cuales conciernen a los materiales que resultan de un control ptimo de su micro estructura o de la combinacin de diversos materiales. Estos nuevos materiales exigen un intenso desarrollo de los mtodos deanlisistanto macroscpicos como microscpicos de las propiedades mecnicas, fsicas, qumicas y tecnolgicas; as como de los procedimientos para alterar o modificar dichas propiedades.Adems la tendencia del desarrollo actual tiene en consideracin: el costo de fabricacin tanto econmico como ambiental, la utilizacin y la disposicin final del producto enfuncinde su posible reciclaje, degradacin o eliminacin.

1.5-Efectos ecolgicos sobre el comportamiento en los materiales El proceso de fabricacin de materiales, as como de los productos de los cuales muchos estn formados, ocasiona un impacto ambiental. Este impacto tiene su origen en la extraccin de los recursos naturales necesarios para su elaboracin, incluyendo el proceso de fabricacin y el consumo de energa, que deriva en emisiones txicas a la atmsfera.Muchos de estos procesos originan emisiones txicas a la atmsfera, que resultan contaminantes, corrosivas y altamente perjudiciales para la salud. Existen criterios que pretenden una disminucin de estos materiales y evitar, siempre que sea posible, la utilizacin de sustancias que al final de su ciclo de vida, originen residuos peligrosos.La mayora de los materiales se encuentran expuestos a diferentes cambios ambientales y climticos como lo son: cambios en la temperatura, y cambios de las condiciones atmosfricas; pero en algunos caso las mismas condiciones de servicio requieren materiales expuestos a condiciones extremas como es el caso particular de las labes de turbinas de avin.

1.6-Diseo y seleccin de los materiales.

El diseo de un producto o componente, por regla general, constituye un esfuerzo combinado de un equipo multidisciplinario de profesionales de las disciplinas de ingeniera correspondiente, que evala crticamente la conformidad del producto respecto a los requerimientos del cliente. En este equipo, es vital la participacin de un ingeniero o especialista en materiales, capaz de ayudar y solucionar en los aspectos relacionados con la seleccin ptima de los materiales. Esta seleccin tiene por objetivo la eleccin de las propiedades ptimas y del costo mnimo global de los materiales involucrados en la fabricacin del producto o componente, la facilidad de su fabricacin y la utilizacin de materiales con bajo impacto al medio ambiente durante el ciclo de vida de un producto.