01 Introduccion 01
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MECANICA DE MATERIALES
Departamento Ingeniera Mecnica
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
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HISTORIA
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CLASIFICACION DE MATERIALES
POR USOS TECNOLOGICOS
FUNCIONALES
ESTRUCTURALES
Dependen propiedades
fsicas Magnticos Elctricos Semiconductores pticos Biomdicos Aeroespaciales
Metales Cermicos Polmeros Compuestos
Propiedades
mecnicas y trmicas
especiales
Construccin maquinaria,
equipos, edificios
Variadas aplicaciones
generales y especficas
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CLA
SIF
ICA
CIO
N
MA
TE
RIA
LE
S
-
MATERIALES METALICOS
ALEACIONES
FERROSAS
AL CARBONO (BAJO, MEDIO ALTO)
BAJA ALEACIN
MEDIA ALEACION
ALTA ALEACION
INOXIDABLES
HERRAMIENTAS
BLANCA
GRIS
MALEABLE
NODULAR
FUNDICIONES
ACEROS
FERROSOS NO FERROSOS
Aleacin: Mezcla o disolucin de dos o mas elementos por lo menos
uno metlico y que posee propiedades metlicas
Hasta 2% C
De 2 - 6.63% C
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MATERIALES METALICOS
BASE ALUMINIO BASE TITANIO BASE MAGNESIO
BASE COBRE BASE NQUEL BASE PLOMO BASE METALES NOBLES BASE COBALTO BASE ZINC BASE ZIRCONIO BASE ANTIMONIO BASE ESTAO Y ALEACIONES
Aleaciones
ligeras
ALEACIONES
NO FERROSAS
Superaleaciones
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MATERIALES METALICOS
tomos unidos por una nube electrnica (enlacemetlico)
CristalinosAlta conductividad trmica y elctricaDensidad relativamente altaMateriales muy tenacesBrillo MetlicoResistentes a alta temperaturaAlgunos duros pero todos deformables
PROPIEDADES
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MATERIALES METALICOS
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MATERIALES POLIMERICOS
PLSTICOS ELASTMEROS
(CAUCHOS)
Termoplsticos TermoestablesCaucho natural
Estireno-Butadieno
Nitrilos
Neoprenos
Siliconas
Poli - Uretanos
Polietileno
Poliestireno
Polivinilcloruro (PVC)
Tefln
Policarbonatos
Poli-steres
Epoxicos
Uretanos
Fenolicos
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MATERIALES POLIMERICOS
Formados por la unin de pequeas molculasorgnicas (monmeros) entre s
Dichos grupos son unidos individualmentemediante enlaces covalentes
Baja densidadBaja temperatura de fusinAislantes trmicos y elctricosDegradables a rayos UVNo son resistentes a alta temperaturaQuimicamente inactivos con acidos o bases inorganicas
PROPIEDADES
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MATERIALES POLIMERICOS
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MATERIALES CERAMICOS
Unin qumica de un elemento metlico con un no
metlico
CUAL ES LA DIFERENCIA ENTONCES CON
UNA ALEACION???
Aleacin: Mezcla o disolucin de dos o mas elementos
por lo menos uno metlico y que posee propiedades
metlicas
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MATERIALES CERAMICOS
Cermicos tradicionales SliceArcilla
Feldespatos
Cermicos de ingeniera Aluminatos CarburosNitruros Boruros
Cermicos Electrnicos SemiconductoresSuperconductores
CRISTALINOS VITREOS
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MATERIALES CERAMICOS
Enlace qumico entre metalno metal
Cristalinos o no
Alta dureza
Elevado punto de fusin
Baja resistencia al impacto
Bajo coeficiente de friccin
Aislantes trmicos y elctricos.
PROPIEDADES
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MATERIALES CERAMICOS
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MATERIALES COMPUESTOS
MATRIZ METALICA
MATRIZ POLIMERICA
MATRIZ CERAMICA
MATRIZ (continuo)
FIBRAS LARGAS
FIBRAS CORTAS
PARTICULAS
REFORZANTE
MATRIZ
REFORZANTE
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MATERIALES COMPUESTOS
Mezclas de dos o ms materiales, fsicamente
diferenciables e insolubles entre s.
Las propiedades son intermedias segn el tipo
de materiales que se hayan mezclado
PROPIEDADES
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MATERIALES COMPUESTOS
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PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES
GENERALES
Peso: Densidad , g/cm3
Costo: $/Kg
MECANICAS
Rigidez: Modulo de Young E, GPa
Resistencia: Limite elstico y, MPa
Resistencia a la presin: Esfuerzo tensil , MPa
Tenacidad: Fractura Kic, MPa/m.
TERMICAS
Expansin: Coeficiente de expansin 1/K
Conduccin: Conductividad Trmica , W/m.K
ELECTRICAS
Conductor o aislante
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PROPIEDADES MECANICAS ILUSTRADAS
Rgido, Resistente
Duro, LigeroTodo OK!!!
Falta Rigidez (mayor E)
Falta Resistencia (mayor )
Falta Dureza (mayor Kic)
Demasiado peso (menor )
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EFECTO DEL AMBIENTE EN
MATERIALES
Ademas de las propiedades fisicas y mecnicas debe tenerse en cuenta otros para asegurar el buen desempeo de los materiales :
Carga
Temperatura
Corrosin
Atmosfera
Radiacin
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CARGAS
Esttica
Fatiga
Impacto
Como las que soporta un
tanque a presin, la
carga es constante con el
tiempo
La carga varia con el
tiempo
Dinmica
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TEMPERATURA
Temperatura de servicio Variacin de
propiedades
mecnicas
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CORROSION
Ambiente Corrosivo a baja o alta
temperatura
Uniforme
Acidos
Bases
Gases
Sales fundidas
Aguas
Localizada
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Informacin de materiales para el
diseo
OBJETIVO Crear productos que cumplan con su funcin de forma EFECTIVA, SEGURA y a COSTO ACEPTABLE Que
se necesita conocer? Mas que datos!
Captura de
datos
Anlisis
estadsticoSeleccin de
materiales y procesos
Anlisis
econmico y
de negocios
Ensayo Datos Datos de diseoAplicaciones
potenciales
Aplicaciones
exitosas
CARACTERIZACIN SELECCIN E IMPLEMENTACION
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DATOS DE MATERIALES
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Ejemplo seleccin material