materiales - semana 4

Mg. LUIS R. LARREA COLCHADO

La ciencia de los materiales, nos va a permitir conocer

los principales materiales utilizados a nivel industrial ;

definiendo sus propiedades y analizando sus

estructuras internas que cambian definitivamente el

comportamiento del material ; generando as una la

formacin de nuevos materiales.

Se puede considerar Material a todo lo que no es

espiritual: todas las sustancias con las cuales estn

hechas las cosas y los seres. Madera, Plsticos,

Metales, Vidrio, Cermicas, Telas, el Cemento, etc. Son

todos ellos considerados como materiales.

Mg. LUIS R. LARREA [email protected]

Los materiales han desempeado un papel muy importante en la historia de la humanidad. Las eras histricas han sido nombradas de acuerdo a los materiales

ERA ESPACIAL Y DEL SILICIO, etapa en la que vivimos dominada por la microelectrnica, y el uso de nuevos materiales de uso en ingeniera espacial, ms ligeros y resistentes.

Una de las mas populares bebidas refrescantes se envasa en recipientes fabricados con

tres tipos de materiales: el envase de la izquierda es de vidrio (cermico), los del

medio son metlicos y el de la derecha es plstico (polmeros)

Histricamente, la utilizacin de los materiales pasaron por un proceso de seleccin;

desde un conjunto limitado de materiales se elega el mas idneo para una aplicacin

en particular.

Existen miles de materiales distintos, con caractersticas muy especiales; para

satisfacer las necesidades de nuestra sociedad: aleaciones, pasticos (Polmeros),

cermicas y fibras.

Qu son los Materiales?

Los materiales pueden ser definidos como sustancias con las que

algo esta hecho o compuesto. Ejemplos: acero, plstico, vidrio,

papel, aluminio .

Debemos recordar que nosotros obtenemos los materiales de la

corteza terrestre y de la atmosfera.

Siempre se ha utilizado materiales naturales. Actualmente el

hombre los mejora, inventa y disea as materiales nuevos.


Al elegir un material habr que tener en cuenta las siguientes aplicaciones.

Sus propiedades: dureza, flexibilidad, resistencia al calor...

Las posibilidades de fabricacin: las mquinas y herramientas de las que se dispone, la facilidad con que se trabaja...

Su disponibilidad: la abundancia del material, la proximidad al lugar donde se necesita...

Su impacto sobre el medio ambiente: si contamina, es txico, o biodegradable

Su precio

Por que es importante la Eleccin de los Materiales?


TIPOS DE PROPIEDADES

Color

Textura

Brillo

SENSORIALES

Transparencia

Oxidacin

Conductividad

elctrica

Conductividad

trmica

FISICO-QUMICAS

Dureza

Tenacidad

Fragilidad

Elasticidad

Plasticidad

Resistencia

mecnica

MECNICAS

Fusibilidad

Ductilidad

Maleabilidad

TECNOLGICAS

Toxicidad

Reciclabilidad

Biodegradabilidad

ECOLGICAS

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES


PROPIEDADES FISICO - QUMICAS

Son las que estn relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas.

Transparencia: Segn el comportamiento de los materiales frente a la luz se clasifican en: transparentes,

translcidos y opacos.

Oxidacin: Hace referencia al comportamiento de un material cuando es sometido a la accin de agentes atmosfricos

o qumicos.

PROPIEDADES FISICO-QUMICAS

Conductividad trmica: Un material tiene alta conductividad trmica cuando deja pasar el

calor por l.

Conductividad elctrica: Un material tiene alta conductividad elctrica cuando deja pasar la corriente elctrica por l. Entonces decimos que es conductor. En caso contrario,

ser aislante.

PROPIEDADES MECNICAS

Son las que estn relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos.

Dureza: Un material es duros oblando dependiendo si otrosmateriales puede rayarlo. Escala deMohs.

Tenacidad / Fragilidad: Un material es tenaz si aguanta los golpessin romperse.

Un material es frgil, cuando le damos un golpe se rompe.

Elasticidad / Plasticidad: Un material es

elstico cuando, al aplicarle una fuerza

externas se estira, y al retirarla vuelve a la

posicin inicial.

Un material es plstico cuando al retirarle la fuerza continua deformado. Es opuesto a la elasticidad.

Resistencia mecnica: Un material tiene resistencia mecnica cuando soporta esfuerzos sin romperse.

METLICOS NO METLICOS

FERROSOS NO FERROSOS

HIERRO

ACERO

FUNDICIONES

FERROALEACIONES

CONGLOMERADOS FRREOS

PESADOS:

COBRE

BRONCE

LATN

ESTAO

PLOMO

CINC

CROMO

NIQUEL

LIGEROS:

ALUMINIO

TITANIO

ULTRALIGEROS:

MAGNESIO

BERILIO

PLSTICOS

MADERA

TEXTILES

PTREOS Y CERMICOS

Sustancias inorgnicas formadas por uno o mas elementos ( Ejemplo:

Hierro, Cobre, Aluminio) que tienen enlace metlico y a la vez estos pueden

combinarse con elementos no metlicos ( Ejemplo: Carburo de Silicio,

Oxido de Hierro).

Propiedades:

Buena Conductividad trmica y elctrica

Alta ductilidad

Alta resistencia al impacto.

Densidad relativamente alta

La manera ms general de clasificacin de los materiales es la siguiente:

MATERIALES

METLICOS

NO METLICOS

FERROSOS: Acero, Hierro Fundido

NO FERROSOS: Cobre, Aluminio, etc.

ORGNICOS: Producto del Petrleo

INORGNICOS: Los minerales, El cemento, Grafito

(Carbn Mineral)

Metales Ferrosos:Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el

fierro, sus principales caractersticas son su gran resistencia a la tensin y

dureza. Las principales aleaciones se logran con el estao, plata, platino,

manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes de

los materiales metlicos son:

Fundicin de hierro gris Hierro maleable Aceros Fundicin de hierro blancoSu temperatura de fusin va desde los 1360C hasta los 1425C y uno de sus principales problemas es la corrosin.


Metales no Ferrosos:Por lo regular tienen menor resistencia a la tensin y dureza que los

metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosin es superior. Su

costo es alto en comparacin a los materiales ferrosos pero con el aumento

de su demanda y las nuevas tcnicas de extraccin y refinamiento se han

logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad

ha crecido notablemente en los ltimos aos. Los principales metales no

ferrosos utilizados en la manufactura son:

Aluminio Cobre Magnesio Nquel Plomo Titanio ZincLos metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos

complementarios de los metales ferrosos, tambin son muy tiles como

materiales puros o aleados de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo,

estao) y el latn (cobre zinc).

Sustancia Inorgnicas formadas por elementos metlico y no metlicos

unidos en forma de xidos, nitruros carburos, silicatos, etc. Incluyendo

minerales de arcilla, cemento y vidrio.

Propiedades de los Cermicos:


Aplicaciones:


Son compuestos orgnicos ( basado en carbono , hidrogeno

y otros no metlicos) caracterizado por grandes estructuras

moleculares, teniendo una base monmero que se repite.

Poseen densidades bajas y extraordinaria flexividad.

Propiedades de los Polmeros:

Cdigos de los tipos de plsticos empleados en la fabricacin de

envases:Los plsticos tienen asignado un logotipo (un tringulo con flechas) acompaado delcdigo numrico distinto que ayuda a identificarlo cuando se realiza una separacinmanual.

Son materiales diseados a partir de mas de un tipo de material sin

combinarse para obtener mejores propiedades.

Propiedades de los Materiales Compuestos:


Silicona:compuesto de silicio

e hidrgeno

Prtesis de rodilla

Implantes en el corazn:

muelles de Nquel-titanio

En cirugamaxilofacial

Aplicaciones de los Materiales Compuestos:

Son aplicadas en industria aeronutica, Tambin en Construccin de embarcaciones,

fibras de vidrio de uso industrial o aplicadas en cables de fibra ptica para las

telecomunicaciones.

La investigacin espacial nos ha dejado, entre otros beneficios, el desarrollo de

nuevos materiales capaces de funcionar sin fallas en condiciones extremas como

las que se encuentran en el espacio interestelar.

Reto de la ingeniera de materiales

Desarrollar nuevos materiales con propiedades mejoradas (o comparables) y con menos impacto

medioambiental

materiales - semana 4

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