Materiales - SEMANA 4
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Mg. LUIS R. LARREA COLCHADO
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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]
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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.
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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.
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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.
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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?
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TIPOS DE PROPIEDADES
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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)
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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.
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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).
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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:
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Aplicaciones:
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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:
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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.
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Son materiales diseados a partir de mas de un tipo de material sin
combinarse para obtener mejores propiedades.
Propiedades de los Materiales Compuestos:
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Silicona:compuesto de silicio
e hidrgeno
Prtesis de rodilla
Implantes en el corazn:
muelles de Nquel-titanio
En cirugamaxilofacial
Aplicaciones de los Materiales Compuestos:
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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.
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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.
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Reto de la ingeniera de materiales
Desarrollar nuevos materiales con propiedades mejoradas (o comparables) y con menos impacto
medioambiental