Materiales para hacer Macetas
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Materiales
El Mars Rovers - Spirit y Opportunity
El Spirit y el Opportunity están hechos de materiales como:
* Metales *Ceramicos *Composites *Polimeros * Semiconductores
www.nasa.gov
¿Qué es un material?
• Se puede definir como la sustancia de la que
están hechas las cosas.
• Se obtienen de la corteza terrestre y de la
atmósfera.
• Ejemplos :- El Silicio y el Hierro constituyen el
27,72 y el 5,00 por ciento del peso de
la corteza terrestre, respectivamente.
El Nitrogeno y el Oxígeno
constituyen el 78.08 y el 20.95 por
ciento del volumen del aire seco,
respectivamente.
¿Porqué es importante el estudio de los materiales?
• La Producción y el Procesamiento de los materiales constituyen una gran parte de nuestra economía.
• Se deben elegir los materiales adecuados al diseño.
• Se necesitan nuevos materiales para nuevas aplicaciones
Ejemplo :- Materiales resistentes a la temperatura.
La estación espacial y el Mars Rovers deben soportar las condiciones del espacio.
* Alta velocidad, baja temperatura, fuertes pero livianos
• La modificación de las propiedades puede ser necesaria para ciertas aplicaciones.
Ejemplo :- Tratamiento térmico.
Ciencia de los materiales
• Trata del conocimiento básico de la estructura
interna, las propiedades y el procesamiento de los
materiales.
• Este conocimiento se utiliza para convertir los
materiales en productos.
Conocimiento
resultante de
la estructura
y propiedades
Conocimiento
Aplicado de
Materiales
Ciencia de Materiales Diseño Ingeniería de Materiales
Conocimiento
Básico de los
materiales
Tipos de Materiales
• Materiales Metálicos
Compuestos de uno o más elementos metálicos. Ejemplo:- Hierro, Cobre, Aluminio.
Los elementos metálicos pueden combinarse con no metales. Ejemplo:- Carburo de Silicio, Óxido de hierro
Son inorgánicos y tienen estructura cristalina
Son buenos conductores eléctricos y térmicos
Metales y Aleaciones
Ferrosos
Ej: Acero,
Hierro
No ferrosos
Ej:Cobre
Aluminio
Tipos de Materiales
• Materiales poliméricos (plásticos)
Moléculas gigantes, en general no cristalinas.
Algunas tienen regiones cristalinas y no
cristalinas.
Malos conductores de la electricidad, usados
como aislantes.
La ductilidad y dureza varían apreciablemente.
Baja densidad y temperatura de
descomposición
Ejemplos :- Cloruro de Poli Vinilo (PVC),
Poliéster.
Applicaciones :- Electrodomésticos, DVDs, Telas
etc.
Tipos de Materiales
• Materiales Ceramicos Elementos metálicos y no metálicos unidos
químicamente.
Pueden ser cristalinos, no cristalinos o una mezcla de
ambos.
Duros, fuertes y con resistencia al desgaste.
Buenos aislantes
Otras aplicaciones : Abrasivos, materiales de
construccion, utensilios etc.
Ejemplo:- Porcelana, Vidrio.
Tipos de Materiales
• “Composites” Mezclas de dos o más materiales.
Consisten en un material de relleno y uno de unión.
Los materiales se unen pero no se mezclan.
Dos tipos principales :-
o Fibrosos: Fibras en una matriz
o Particulares: Particulas en una matriz
o La Matriz puede ser metal, ceramico o polímero
Ejemplos :-
Fibra de vidrio ( Material de refuerzo en una matriz de poliester o epoxy)
Concreto ( Grava o barras de acero reforzado en cemento y arena)
Aplicaciones:- Alas de avión, construcción de motores.
Competencia entre Materiales
• Los materials compiten entre ellos por su supremacía en el mercado.
• El uso de los diferentes materiales depende de su costo y prestaciones.
• Materiales nuevos, más baratos o mejores reemplazan a los viejos cuando hay un avance en la tecnología.
Example:-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
lb/C
ar
1985 1992 1997
Model Year
Aluminio
Hierro
Plastico
Acero
Uso de
materiales en automóviles.
After J.G. Simon, Adv. Mat. & Proc., 133:63(1988) and new data
Tendencias Futuras
• Materiales Inteligentes : Cambian sus propiedades
por estímulos externos.
Aleaciones con memoria: Los materiales sometidos
a esfuerzo vuelven a tomar su forma a cierta
temperatura
se utilizan en válvulas de corazón
Materiales piezoeléctricos: producen un campo
eléctricos cuando se exponen a fuerzas o viceversa.
Se usan en actuadores y en reducidores de vibración.
MEMS y Nanomateriales
• MEMS: Sistemas Microelectromecánicos.
Miniaturas
Micro-bombas, sensores
• Nanomateriales: Tamaño característico < 100
nm
Ejemplos: polvos cerámicos
Los nanomateriales son más fuertes y resistentes.
Tienen características biocompatibles.
Caso de Estudio –Selección de Material
• Problema: Elegir el material adecuado para el
cuadro y horquilla de una bicicleta.
Acero y
aleacionesMadera
Fibra de
carbono
Plástico
Reforzado
Aleaciones
de
aluminio
Aleaciones
de Ti y Mg
Bajo costo pero
pesado. Menor
resistencia a
corrosión
Ligero y
fuerte. Pero
no puede
moldearse
Muy liviano y
fuerte. Sin
corrosion.
Muy caro
Liviano, bastante
fuerte. Resistente
a corrosión.
Caro
Mejor que el
Aluminio.
Y muchísimo
más caro
¿Costo importante? Seleccionar acero
¿Propiedades importantes? Seleccionar FCPR
Caso de Estudio : Falla en los diseños
Puente sobre el río mississippi – Agosto 2007
Posibles causas de la falla
• Diseños obsoletos: el puente fue diseñado en 1961 y finalizado en 1967, con una vida útil esperada de 50 años.
• Sobrecarga: no fue diseñado para el tránsito ni los automóviles que circulan hoy día.
• Materiales: se han hecho muchos avances en materiales para construcción de puentes.
• Fatiga + Corrosión: el ambiente corrosivo al que fue expuesto pudo haber acelerado la fatiga del material. Hoy día se están pensando nuevos materiales poliméricos que puedan disminuir estos riesgos