Ciencias de materiales. Capitulo1.

Ciencia e ingenierıa de materiales Tipos de materiales Competencia entre materiales Avances recientes en la ciencia y tecnologıa de materiales y tendencias futuras

Ciencia de Materiales:

Ciencia e ingenierıa de materiales.

Juan Jose Reyes Salgado

I Metalicos.

I Polımeros.

I Ceramicos.

I Compuestos.

I Electronicos.

I Metalicos.

I Polımeros.

I Ceramicos.

I Compuestos.

I Electronicos.

I Metalicos.

I Polımeros.

I Ceramicos.

I Compuestos.

I Electronicos.

I Metalicos.

I Polımeros.

I Ceramicos.

I Compuestos.

I Electronicos.

I Metalicos.

I Polımeros.

I Ceramicos.

I Compuestos.

I Electronicos.

Materiales Metalicos

I Estructura cristalina.

I Ejemplos de elementos metalicos: Nıquel, Hierro, Cobre,Aluminio, Titanio.

I Pueden contener elementos como: Nitrogeno, Oxıgeno yCarbono.

I Divisiones:

I Aleaciones y metales ferrosos.I Aleaciones y metales no ferrosos.

I Industria: Aeronautica, Biomedica, Semiconductores,Energetica, Transporte.

I Divisiones:

I Divisiones:I Aleaciones y metales ferrosos.

I Aleaciones y metales no ferrosos.

I Divisiones:I Aleaciones y metales ferrosos.I Aleaciones y metales no ferrosos.

I Superaleaciones: Nıquel, Nıquel-Hierro, Cobalto. (1961)

I Soporta altas temperaturas y alta presion.

I Mejoramiento en la produccion.

Materiales Polımeros

I Largas cadenas moleculares que frecuentemente se basan encompuestos organicos.

I Mezcla de estructuras cristalinas y no cristalinas.

I Resistencia y ductilidad depende de la estructura.

I Aislantes electricos.

I Bajas densidades, baja temperatura y descomposicionrelativamente baja.

I Aleaciones: Mezcla de varios polımeros. Menor costo.

I Aplicaciones:

I Parachoques.I Artıculos deportivos.I Pistas de atletismo.I Caucho y poliuretano.I Revestimientos acrılicos.

I Menor costo y gran variedad de aplicaciones.

I Aleaciones: Mezcla de varios polımeros. Menor costo.I Aplicaciones:

I Parachoques.

I Artıculos deportivos.I Pistas de atletismo.I Caucho y poliuretano.I Revestimientos acrılicos.

I Parachoques.I Artıculos deportivos.

I Pistas de atletismo.I Caucho y poliuretano.I Revestimientos acrılicos.

I Parachoques.I Artıculos deportivos.I Pistas de atletismo.

I Caucho y poliuretano.I Revestimientos acrılicos.

I Parachoques.I Artıculos deportivos.I Pistas de atletismo.I Caucho y poliuretano.

I Revestimientos acrılicos.

Materiales Ceramicos

I Materiales inorganicos: Metales o no metales enlazadosquımicamente.

I Mezcla de estructuras cristalinas y no cristalinas o mezclasentre sı.

I Gran dureza y resistencia y resistencia a altas temperaturas.

I Aislante termico.

I Ceramicos avanzados: mayor resistencia, menor desgaste, a lacorrosion, y al choque termico.

I Alumina (oxido), el nitruro de silicio (nitruro) y carburo desilicio (carburo).

I Aislante termico.

I Desventajas:

I Dificultad para elaborar con ellos productos terminados, y portanto su alto costo.

I Fragiles, y comparados con los metales, tienen baja tenacidad.

I Desventajas:I Dificultad para elaborar con ellos productos terminados, y por

tanto su alto costo.

I Fragiles, y comparados con los metales, tienen baja tenacidad.

I Desventajas:I Dificultad para elaborar con ellos productos terminados, y por

tanto su alto costo.I Fragiles, y comparados con los metales, tienen baja tenacidad.

Materiales Compuestos

I Formados por un material especıfico de relleno que a su vezsirve de refuerzo, y una resina aglomerante que le da laspropiedades y caracterısticas deseadas.

I Tipos de Materiales compuestos.

I Fibrosos.I Particulados.

I Dependiendo la matriz empleada el compuesto puedeclasificarse:

I Compuesto de matriz metalica (MMC).I Compuesto de matriz ceramica (CMC).I Compuesto de matriz polimerica (PMC)

I Desventaja: Baja tenacidad y fragilidad.

I Tipos de Materiales compuestos.

I Fibrosos.I Particulados.

I Tipos de Materiales compuestos.I Fibrosos.

I Particulados.

I Tipos de Materiales compuestos.I Fibrosos.I Particulados.

I Compuesto de matriz metalica (MMC).

I Compuesto de matriz ceramica (CMC).I Compuesto de matriz polimerica (PMC)

I Compuesto de matriz metalica (MMC).I Compuesto de matriz ceramica (CMC).

I Compuesto de matriz polimerica (PMC)

Materiales Electronicos

I Semiconductores.

Materiales Electronicos

I Semiconductores.

I En 1978, auto pesaba 4000lb(1800kg), 60 % hierro y acerofundidos, 10-20 % de plasticos y 3-5 % de aluminio.

I En 1985, peso 3100lb(1400kg), 50-60 % hierro y acerofundidos, 10-20 % de plasticos y 5-10 % de aluminio.

I En 1997, peso 3248lb(1476kg), 7.4 % del peso es plasticos.

Materiales inteligentes

I Capacidad de detectar estımulos ambientales externos(temperatura, esfuerzo, luz, humedad y campos electricos ymagneticos) y como respuesta a estos modifican suspropiedades (mecanicas, electricas o su aspecto), susestructuras o funciones.

I Materiales inteligentes conformados por:

I Componente detector: descubre un cambio en el ambiente.I Accionador: Realiza una funcion o emite una respuesta.

I Materiales inteligentes conformados por:

I Componente detector: descubre un cambio en el ambiente.I Accionador: Realiza una funcion o emite una respuesta.

I Materiales inteligentes conformados por:I Componente detector: descubre un cambio en el ambiente.

I Accionador: Realiza una funcion o emite una respuesta.

I Materiales inteligentes conformados por:I Componente detector: descubre un cambio en el ambiente.I Accionador: Realiza una funcion o emite una respuesta.

I Aleaciones con memoria de forma.

I Regreso a su forma original se debe a un cambio de susestructura cristalinas por encima de la temperatura detransformacion.

I Endoprotesis: Sostiene o expande paredes arteriales.I Ejemplo de materiales: niquel-titanio y cobre-zinc-aluminio.

I Piezoelectricos: Deteccion de vibraciones.I Sistemas microelectromecanicos (MEM)

I Aplicaciones: microbombas, sistemas de bloqueo, motores,espejos y detectores.

I Ejemplo: se emplea en bolsas de aire, detectar ladesaceleracion como el tamano de la persona.

I Aleaciones con memoria de forma.I Regreso a su forma original se debe a un cambio de sus

estructura cristalinas por encima de la temperatura detransformacion.

I Endoprotesis: Sostiene o expande paredes arteriales.

I Ejemplo de materiales: niquel-titanio y cobre-zinc-aluminio.

I Piezoelectricos: Deteccion de vibraciones.

I Sistemas microelectromecanicos (MEM)

Nanomateriales

I Pueden ser metalicos, ceramicos, polımeros, electronicos ocompuestos.

I < 100

I En 1960, hornos de llama quımicos para producir partıculas detamano menor a una micra.

I Primeras aplicaciones: Catalizadores quımicos y pigmentos.

I Refinar estructura de granos a niveles ultrafinos.

I Aumentan su resistencia y dureza.

I Ejemplo: Cobre puro nanogranulado tiene un lımite deelasticidad 6 veces mayor que el de grano grueso.

Nanomateriales

I < 100

Nanomateriales

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Nanomateriales

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Nanomateriales

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Nanomateriales

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