fac. de ingeniería univ. nac. de la...

Fac. de IngenieríaUniv. Nac. de La Pampa

Tecnología Mecánica

Naturaleza de los Materiales


Contenido

IntroducciónEstructura atómicaEnlaces atómicos y molecularesEstructura cristalinaEstructuras no cristalinasMateriales de Ingeniería


Introducción

Por qué algunos metales aumentan su resistencia cuando se los deforman y por qué otros no?Por qué pequeñas cantidades de un metal modifican considerablemente propiedades de otro metal?Por qué los aceros aumentan su dureza cuando se los templa?Etc..

Introducción

Estructura atómica

Enlaces atómicos y moleculares

Estructura cristalina

Estructuras no cristalinas

Materiales de Ingeniería


Estructura Atómica

El Átomo Número atómicoEstructura atómica: Modelo planetario

+

-

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-

Introducción

Estructura atómica






Estructura Atómica

El Átomo Electrones por capa:

max = 2 n2

+

-H1

+

-

-He2

+

-

-

-

--

-

-

-

-

F9

+

-

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-Mg12

Introducción

Estructura atómica






Estructura Atómica

Tabla Periódica de los ElementosIntroducción

Estructura atómica






Tipos de Enlaces

Enlaces PrimariosEntre átomos

Enlaces secundariosEntre moléculas

Introducción

Estructura atómica






Enlaces Atómicos

Enlaces PrimariosIónico - Covalente - Metálico

Introducción

Estructura atómica






Enlaces Atómicos

EjemplosIónico: Fluoruro de Sodio

+

-

- --

-

-

--

F9

-

+

-

- --

-

-

-

-

-

-

Na11-

Introducción

Estructura atómica






Enlaces Atómicos

EjemplosCovalente: Gas Fluor

F9

+

-

--

-

-

-

-

-

-

+

-

--

-

-

-

-

-

-

F9

Introducción

Estructura atómica






Enlaces Moleculares

Enlaces SecundariosFuerzas dipolaresFuerzas de LondonEnlaces de Hidrógeno

Introducción

Estructura atómica






Estructura Cristalina

CristalArreglo ordenado de átomos

Celda Unitaria Mínimo grupo de átomos que muestra la configuración estructural

Introducción

Estructura atómica







Tipos de estructurasCúbica Centrada en el Cuerpo

Cúbica Centrada en la Cara

Hexagonal Compacta

Introducción

Estructura atómica







Deformación de cristales simplesDeslizamiento

Introducción

Estructura atómica







Sistemas de deslizamiento (s.d)Planos y direccionesMetales dúctiles mas de 5 s.d.

BCC = 48 s.d. (Ti, Mo, W). Buena resistencia, moderada ductilidad.FCC = 12 s.d. (Al, Cu, Au, Ag). Moderada resistencia, buena ductilidad.HCC = 3 s.d. (Be, Mg, Zn). Frágiles

Introducción

Estructura atómica







Deformación de cristales simplesMaclajePlano de maclajeLos cristales forman una imagen espejo

Introducción

Estructura atómica







Imperfecciones o defectosDesviaciones del patrón regularPuede ser Natural o Intencional

Introducción

Estructura atómica







Tipos de defectosPuntualLineal o en una dimensiónPlanar o en dos dimensionesVolumétrica

Introducción

Estructura atómica







Defectos PuntualesVacante

Vacante de par iónico

Intersticio

Defecto de Frenkel

Introducción

Estructura atómica







Defectos LinealesIntroducción

Estructura atómica







Defectos en dos dimensionesLímite de grano

Defectos VolumétricoHuecos, inclusiones, fases de otros metales o grietas.

Introducción

Estructura atómica







Efectos de las DislocacionesIntroducción

Estructura atómica







Efectos de las DislocacionesDisminuye el esfuerzo requerido para producir deslizamientosEndurecimiento por deformación

Pueden interferir entre siEstán limitadas por barreras como los límites de granosAplicación en procesos de manufactura

Introducción

Estructura atómica







GranosNúmero y tamaño de granos

Velocidad de nucleaciónVelocidad de crecimiento de grano

Efecto sobre propiedades del metalGranos grandes: baja resistencia, dureza y ductilidad, mala terminación superficial

Introducción

Estructura atómica







GranosIntroducción

Estructura atómica







Límite de GranosAfectan la resistencia y ductilidad del metal.También tienen influencia en el endurecimiento por deformaciónSon mas reactivos que el granoDepende de temperatura, velocidad de deformación e impurezas.Aumento de la fragilidad

Introducción

Estructura atómica







Deformación Plástica de Metales Policristalinos

Introducción

Estructura atómica








A temperatura ambiente produce anisotropía (mecánica y física)Dos tipos de anisotropía

Orientación preferencialGeneración de Fibras Mecánicas

Introducción

Estructura atómica








Introducción

Estructura atómica







FallasFracturas: Dúctil y FrágilPandeo

Introducción

Estructura atómica







Fractura DúctilDeformación plástica previaSe produce por deslizamiento excesivoFormación de pequeños huecos alrededor de inclusiones o huecos preexistente.

Introducción

Estructura atómica







Fractura DúctilEfecto de Inclusiones

Resistencia de junturaDureza de la inclusión

a) Estado inicial b) Posterior a la deformación

Inclusiónblanda

InclusiónDura

InclusiónDuras alineadasInclusión

Matriz

Huecos

Introducción

Estructura atómica







Fractura DúctilEndurecimiento por envejecimiento

Átomos de C fijan las dislocacionesAumenta con incremento de temperatura

Introducción

Estructura atómica







Fractura DúctilEndurecimiento por envejecimiento

Introducción

Estructura atómica







Fractura FrágilNo hay deformación plástica previaFractura a través del plano de separaciónAumenta con bajas temperaturas y altas velocidades de deformaciónProducido por defectos como ralladuras, grietas o roturas

Introducción

Estructura atómica







Fractura FrágilEn metales fractura intergranular (límite de grano suave, contiene una fase frágil o ha sido fragilizada)

Introducción

Estructura atómica







Fractura Frágil: FatigaProducidas por diminutas grietas externas o internasAumento de la resistencia a la fatiga

Inducir tensión de compresión residualAumentar dureza superficialMejorar la terminación superficialSeleccionar material con bajas inclusiones, impurezas y huecos

Introducción

Estructura atómica






Estructura No Cristalina

Materiales AmorfosOrdenamiento atómico-molecular no sigue un patrón regular

Hules, vidrios, plásticos, etc.

Diferencias en características de fusión y expansión térmica

Introducción

Estructura atómica






Estructura No Cristalina

Materiales AmorfosCaracterísticas fusión-expansión

Tg Tm

EstructuraCristalina

EstructuraAmorfa

Líquido

Calor de fusión

LíquidoSobreenfriado

v/p

T

Introducción

Estructura atómica






Materiales de Ineniería

MetalesEstructura cristalina (BCC, FCC, HCC)Enlace metálicoPropiedades:

Buena resistencia mecánica y durezaEn general son dúctiles (mas los FCC)Alta conductividad eléctrica y térmicaOpacidadReflectividad

Introducción

Estructura atómica







CerámicosEnlaces iónicos o covalentes (metales ceden e- a no metales)Generalmente forman cristalesPropiedades

Alta dureza y rigidez (aún en caliente)FragilidadAislante eléctrico y térmicoQuímicamente inertes

Introducción

Estructura atómica







PolímerosEnlaces covalentes y de Van der WallsEstructuras amorfas y a veces junto con estructuras cristalinasPropiedades

Resistencia y rigidez variableBaja densidadAislante eléctrico y térmico

Introducción

Estructura atómica





fac. de ingeniería univ. nac. de la...

Documents