Propiedades fisicas de los materiales / Tecnologia de Materiales
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Propiedades físicas de los materiales
Tecnología de Materiales
Alberto Rosa Sierra, Dr. Ing.Francisco J. González Madariaga, Dr. Ing.
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Volumétricas y de fusiónTérmicasEléctricasMagnéticasÓpticas y de corrosión
Propiedades físicas de los materiales
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Se relacionan con el volumen de los sólidosy la manera como los cuerpos se venafectados por la temperatura.
a). Densidad
b). Características de fusión
c). Expansión térmica
Propiedades volumétricas y de fusión
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Densidad
La densidad es una propiedad elemental y fundamental de los
materiales, relacionada con la naturaleza de sus constituyentes y la porosidad existente entre ellos.
La densidad (ρ) se define, como la
masa (M) por unidad de volumen (V), y se expresa en Kg/m3:
ρ = M / V
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Temperatura de fusión (Tm) (sólidos cristalinos)
caracteriza la transición de sólido a líquido;
Temperatura de transición vítrea (Tg) (no cristalinos) :
Caracteriza la transición entre un sólido verdadero, a
un líquido muy viscoso
Punto de fusión y Tg
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Temperatura máxima de servicio Tmax Temperatura máxima a la cual el material puede usarse sin oxidación,
cambios químicos y creep excesivo.
Temperatura de reblandecimiento Ts Temperatura a la cual el material fluye adecuadamente para
procesos de extruido y conformado.
Temperatura de servicio y reblandecimiento
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Temperatura de servicio
Material con un alto punto de fusión
dificulta su operación
Plásticos los de más bajo punto Tm
El grafito tiene el más alto Tm
Datos de interés
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El coeficiente deexpansión térmica, mideel cambio en la longitudpor grado de temperatura
Expansión térmica
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Dilatación lineal Alambres, rieles, etc.
Dilatación superficial Baldosas, vidrio, etc
Dilatación volumétrica Gases, líquidos, cuerpos
geométricos,etc.
Expansión térmica
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Expansión térmica
La dilatación térmica indica la relativa expansión o contracción de los materiales
La densidad disminuye con el aumento de temperatura
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Ni-Ti
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a) Calor específicob) Conductividad térmica
Propiedades térmicas
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Propiedades térmicas
Las propiedades térmicas son las que se relacionan con el
almacenamiento y flujo de calor dentro de una
sustancia
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El calor específico se define como la cantidad de energía
calorífica requerida para incrementar la temperatura de una unidad de masa del
material 1 grado Kelvin.
Q = CmΔT
Q = Heat added C = Specific heat
m = mass Δ = Change in temperature
Calor específico
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Conductividad térmica
La conductividad térmica k (λ)
indica la velocidad a la
cual se conduce el calor a través
de un material
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Conductividad térmica
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Carga de polvo de (Ni)
Medida de los materiales para
permitir el paso de una corriente
eléctrica.
Los materiales con alta conductividad
eléctrica son considerados conductores
Propiedades eléctricas
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La resistividad es lo inverso de la conductividad. Hay materiales no conductores o dieléctricos
La plata y el cobre tienen la mas alta conductividad
Los plásticos y el cuarzo tienen las conductividades más bajas
Conductividad eléctrica
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Es un fenómeno que se caracteriza por la alta magnetización de los
materiales, así ejercen atracción o repulsión sobre
otros materiales
Es de alta importancia en aplicación de materiales para
aparatos eléctricos y electrónicos, motores,
generadores y transformadores, entre otros.
Propiedades magnéticas
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Propiedades ópticas
Comportamiento de los materiales en lo que respecta a la absorción de la luz (lo que define el color de los mismos) y a la transmisión de la luz (en materiales transparentes y traslúcidos) por ejemplo:
Fibras Ópticas, Celdas Solares, recubrimientos ópticos, aplicaciones a microscopía, etc.
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Los Materiales ópticos pueden ser pasivos o activos.
Los activos muestran propiedades ópticas especiales enrespuesta a estímulos eléctricos, mecánicos, magnéticos,
ópticos, etc: Lasers, visores de cristal líquido, etc.
Los pasivos, todo lo demás incluyendo aplicaciones inactivas de materiales activos. Por ejemplo: Metales, Cerámicos, Polímeros.
Materiales ópticos
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Entre las características de las Propiedades ópticas, se encuentran:
Opacos: Impide el paso a la luz
Translúcidos: Deja pasar la luz, pero que no deja ver nítidamente los objetos.
Transparentes: Dicho de un cuerpo a través del cual pueden verse los objetos claramente
Materiales ópticos
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La corrosión se refiere a materiales métalicos y cerámicos
En los materiales plásticos se denomina degradación
En la reacción de oxidorreducción intervienen tres factores: el producto, el
ambiente y el agua
Resistencia a la corrosión
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La corrosión entre otros efectos, reduce la resistencia de los productos
Resistencia a la corrosión
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MetalesEn términos generales tienen alto módulo elástico
Cuando puros, son suaves y fácilmente deformables
Son susceptibles de hacerse más resistentes pero mantienen su disposición a ser formados
Pueden formar aleaciones
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Alto módulo elástico
Quebradizos
Su resistencia se refiere a la fractura quebradiza
Baja capacidad para disipar tensión
Gran dureza
Resistentes a la abrasión
Cerámicos
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Bajo módulo elástico
Larga deflexión
Deformables bajo carga constante (creep)
Sus propiedades dependen de la temperatura del ambiente
Fácilmente moldeables
Generalmente no requieren de acabado
Polímeros y elastómeros
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Combinaciones de dos o más materiales en una configuración y proporción determinada, que permite
disminuir sus desventajas:Fibras, partículas, estructuras de sandwich y muchos otros más.
Híbridos