UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO TORIBIO DE MOGREVEJO

Introduccin a los Materiales de IngenieraINGENIERIA INDUSTRIALIng. Lucio Antonio Llontop Mendoza lllontop@usat.edu.pe

Introduccin a los Materiales de Ingeniera

Objetivo: Incentivar al estudiante a conocer los conjuntos de materiales disponibles.

Evolucin del Uso de Materiales

Evolucin del Diseo de Materiales

Evolucin del Diseo de Materiales

Ciencia e Ingeniera de Materiales.Ciencia:

Ingeniera: Se basa en Relaciones Estructura propiedades de los materiales para disear o proyectar la estructura de un material con ciertas caractersticas. Formas de proceder para seleccionar un material. Estudio de los procesos de fabricacin. Tecnologas de unin. Tcnicas de inspeccin y control de calidad.

Ciencia e Ingeniera de Materiales.

Ejemplo: Superconductores CermicosCul es la capacidad de carga actual? YB2Cu3O7x TIBa2Ca3Cu4O11 Cul es el costo de enfriamiento y fabricacin?

Qu propiedades de la estructura interna limitan la capacidad de conduccin de corriente? Cul es la textura del material?

Cmo se puede fabricar polvos homogneos y finos con una estequiometra bien definida? Cmo fabricar tramos de alambre largos?

Familia de Materiales.

Metalestomos unidos por una nube electrnica (enlace metlico). Alta conductividad trmica y elctrica. Densidad relativamente alta. Materiales muy tenaces.MetalCobre

AplicacionesAlambre conductor elctrico Bloques para motor de automvil Llaves

PropiedadesAlta conductividad, buena formabilidad. Moldeable, maquinable, absorbe vibraciones. Endurecidas de manera significativa mediante tratamientos trmicos.

Hierro fundido gris Aleaciones de acero

PolmerosUnin de pequeas molculas orgnicas (monmeros) entre s. Enlaces Covalentes. Baja densidad. Baja temperatura de fusin.PolmerosPolietileno Epxicos Fenlicos

AplicacionesEmpacado de alimentos Encapsulado de circuitos elctricos Adhesivos para unir capas de madera laminada

PropiedadesFcilmente conformable en delgadas pelculas flexibles e impermeables Elctricamente aislante y resistente a la humedad. Fuertes, resistentes a la humedad.

CermicosPrevalece el enlace inico. No son conductores elctricos ni trmicos.

CemicoSiO2.NaO.CaO Al2O3.MgO.SiO2

AplicacionesVidrio para ventana. Refractarios para contener metal fundido. Transductores para equipo de audio

Propiedadespticamente til, aislante trmico Aislantes trmicos, se funden a altas temperaturas, relativamente inertes ante metal fundido. Convierten sonido en electricidad.

Titanato de bario

Materiales Compuestos.Obtenidos mezclando materiales de distintas familias. Propiedades a medida. Varios tipos de refuerzo: Partculas, fibras cortas y fibras largas.MaterialGrafito en matriz epxica Carburo de tungsteno-cobalto Acero recubierto de titanio

AplicacionesComponentes para aeronaves. Herramientas de corte de carburo para maquinado Recipientes para reactores

PropiedadesRelacin resistencia-peso. Alta dureza y de una buena resistencia al impacto. Tiene el bajo costo y la resistencia del acero, con la resistencia a la corrosin del titanio .

Familias de Materiales: Estructuras y Propiedades. ProcesamientoEstructura: Nanoscpica. Microscpica. Macroscpica. Propiedades: Respuestas a un estmulo especfico impuestos. Pueden ser mecnicas, elctricas, trmicas, magnticas, pticas y qumicas.Procesamiento: Dar forma deseada a un material.

MaterialesMetales:

AplicacionesAlambre conductor elctrico Bloques para motor de automvil. Llaves

PropiedadesAlta conductividad elctrica, buena formabilidad. Moldeable, maquinable, absorbe vibraciones. Endurecidas de manera significativa mediante tratamientos trmicos. pticamente til, aislante trmico. Aislantes trmicos, se funden a alta temperatura, relativamente inertes ante metal fundido. Fcilmente conformable en delgadas pelculas flexibles e impermeables. Elctricamente aislante y resistente a la humedad. Fuertes y resistentes a la humedad.

Cobre Hierro fundido gris. Aleacin de acerosCermicos: Cer Si02-Na2O-CaO Al2O3, MgO, SiO2 (alumina) Polmeros: Pol Polietileno. Epxicos. Fenlicos.

Vidrio para ventana. Refractarios para contener metal fundido Empacado de alimentos. Encapsulado de circuitos integrados. Adhesivos para unir capas de madera laminadas. Transistores y circuitos integrados. Sistemas de fibras pticas. Componentes para aeronaves. Herramientas de corte para maquinado de carburo. Recipientes para reactores

Semiconductores: Silicio GaAs (arseniuro de galio) Compuestos: Grafito de matriz epxica. Carburo de tungsteno cobalto. Acero recubierto de titanio.

Comportamiento elctrico nico. Convierte seales elctricas en luz. Relacin elevada resistencia peso. Alta dureza, y de buena resistencia al impacto. Tiene el bajo costo y la alta resistencia del acero, con la resistencia a la corrosin del titanio.

Procesamiento de Materiales.

EjerciciosEl aluminio tiene una densidad de 2,7 g/cm3. Suponga que se desea producir un material compuesto basado en aluminio con una densidad de 1,5 g/cm3. Disee un material que tenga esta densidad. Pudiera ser una posibilidad introducir esferas de polietileno de una densidad de 0,95 g/cm3 dentro del aluminio? Explique. Se necesita separar fsicamente distintos materiales en una planta de reciclaje de chatarra. Describa algunos mtodos posibles que pudieran utilizarse para separar materiales como polmeros, aleaciones de aluminio y aceros. Se debern identificar distintos materiales sin tener que recurrir al anlisis qumico o a largos procedimientos de prueba. Describa algunas tcnicas posibles de prueba y de clasificacin que se pudieran utilizar con base en las propiedades fsicas de los materiales. Los resortes en espiral deben ser muy resistentes y rgidos. El Si3N4 es un material resistente y rgido. se podra seleccionar este material para un resorte? Explique. Qu propiedades debe tener la cabeza del martillo de un carpintero?Cmo se fabricara la cabeza de la herramienta?