CLASE 001 Tec mat g04.ppt

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURAIngeniera Civil

Asignatura: Tecnologa de Materiales Sesin 1: Introduccin al Curso, detalle del contenido, tecnologa de materiales y estructura de la materia Docente : Ing. David Daz Garamendi E-mail : [email protected]

Per, Lima, Marzo. 2015

CLASE N 01

Estructura de la materia

La materia consiste de partculas extremadamente pequeas agrupadas juntas para formar eltomo. Hay una 90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partculas llamadas elementos. Estos elementos fueron agrupados en la tablaperidica de los elementosen secuencia de acuerdo a sus nmeros atmicos y peso atmico. Hay adems 23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos qumicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reaccin nuclear o atmica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable nmero de compuestos con los que tropezamos da a da.

Estructura del tomo

Un tomo puede ser representado simblicamente en un modelo que recrea nuestro sistema solar, el cual tiene en el centro el sol y los planetas girando en rbitas alrededor de l. Este modelo atmico, fue propuesto por el fsico Dans, Niels Bohr en 1913. Los mecanismos cunticos actuales han demostrado que este modelo no es exactamente correcto, pero sigue siendo til para la visualizacin de tomo.

Que son Materiales? Un material es un elemento o un conjunto de elementos agrupados que se utilizan con algn fin especifico. Dichos elementos pueden poseer naturaleza natural, virtual o ser totalmente abstractos.

Si este concepto es llevado a la rama de la ingeniera, se asocia con las sustancias (generalmente compuesto qumico) que poseen ciertas caractersticas de inters.

Existe gran diversidad en cuanto a la utilizacin de materiales en la ingeniera pero los ms comunes son:

Materiales metlicosEn este se abarca gran cantidad de minerales. Son usados en ingenieras tales como la mecnica y la qumica.

Propiedades fsicas.

Los metales tienen ciertas propiedades fsicas caractersticas: a excepcin del mercurio son slidos a condiciones ambientales normales, suelen ser opacos y brillantes, tener alta densidad, ser dctiles y maleables, tener un punto de fusin alto, ser duros, y ser buenos conductores del calor y electricidad. Los materiales metlicos, al estar enterrados durante mucho tiempo, sufren ataques diferentes a otros materiales extrados de excavaciones arqueolgicas.

u uso en la Ingeniera. Es importante destacar que metales se utilizan en infinidad de aplicaciones. El hierro por, ejemplo, es uno de los ms abundantes en la naturaleza, y con el se obtiene el acero. En las construcciones se utilizan hierro y acero de distintos tipos. Utilizamos el cobre para cables, el estao lo usamos para soldar, etc. La mayor parte del hierro se utiliza luego de ser sometido a tratamientos especiales, como el hierro forjado, el hierro colado o el acero (tal vez la ms usada en construccin en la actualidad por sus caractersticas especiales). Los metales son unos materiales de enorme inters. Se usan muchsimo en la industria, pues sus excelentes propiedades de resistencia y conductividad son de gran utilidad en la construccin de mquinas, estructuras, mecanismos, circuitos y herramientas.

Materiales polmeros o plsticosSon innumerables sus aplicaciones en diferentes ingenieras, principalmente en la elctrica usados como aislantes.

Materiales cermicosSon usados principalmente en la ingeniera mecnica, y en la aeronutica.

Los materiales cermicos son aquellos obtenidos a partir de la desecacin y coccin de arcillas, a las cuales son aadidas algunas sustancias aditivas.

1.Origen. El origen de los materiales cermicos se encuentra en una de las rocas sedimentarias ms importantes y abundantes, la arcilla, la cual proviene de la sedimentacin y compactacin de pequeas partculas slidas. sta es sometida a procesos de moldeado, desecacin y coccin, obteniendo finalmente unas piezas de gran resistencia.

2.Propiedades Los materiales cermicos se caracterizan por: 1. Presentar gran resistencia, tanto qumica como trmica. 2. Tener gran dureza, es decir, poseen resistencia a ser rayados, perforados, deformados... Por ello son frecuentemente empleados en la construccin. 3. Ser bastante frgiles. 4. Poseer capacidad aislante, tanto trmica como elctrica. 5. Ser ligeros, es decir, tienen una densidad considerablemente baja. En algunas ocasiones, estas propiedades se ven variadas por el uso de sustancias aditiva

Materiales compuestos

surgen al fusionar propiedades de dos materiales buscando algn fin en especifico.

Losmaterialescompuestos son aquellos que estn formados por combinaciones demetales, cermicos y polmeros. Las propiedades que se obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales que los forman por separado, lo que hace que su utilizacin cada vez sea ms imponente sobre todo en aquellas piezas en las que se necesitan propiedades combinadas, en la que un material (polmero, metal o cermico) por s solo no nos puede brindar. Las propiedades que se obtienen son unproductode la combinacin de los refuerzos que se utilicen y de lamatrizque soporta al refuerzo en los materiales compuestos, el cual tambin juega un papel importante en la aplicacin por lo que resulta necesario hacer referencia a las propiedades que se obtienen al combinar refuerzo-matriz.

En general, la desventaja ms clara de los materiales compuestos es elprecio. Las caractersticas de los materiales y de losprocesosencarecen mucho el producto. Para ciertas aplicaciones las elevadas propiedades mecnicas, tales como la alta rigidez especfica, la buena estabilidad dimensional, latoleranciaa altas temperaturas, laresistenciaa lacorrosin, la ligereza o una mayor resistencia a la fatiga que los materiales clsicos compensan el alto precio

Materiales electrnicos,

se usan en la fabricacin de aparatos de avanzada tecnologa, entre los ms destacados se encuentra el silicio

ClasificacinLos materiales electrnicos estn formados por semiconductores fundamentalmente.Los semiconductores se pueden clasificar en:Semiconductores IntrnsecosSon aquellos materiales cuyas conductividades elctricas se encuentran entre la de los metales, altamente conductores y la de los aislantes, pobremente conductores. .Semiconductores ExtrnsecosSon soluciones slidas muy diluidas donde existen impurezas con caractersticas de valencia distintas a las de la red que acta como disolvente de electrones

La Ciencia de los Materiales se ocupa principalmente de las propiedades, clasificacin, procesamiento y usos de las diversas manifestaciones de la materia en el Universo. Es decir la ciencia de los materiales, investiga la relacin entre la estructura y las propiedades de los materiales. Esta, es una ciencia multidisciplinara que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades fsicas de los materiales, es de hacer notar que estos datos deben ser manejados con facilidad por un ingeniero, as se le har ms fcil disear objetos, evitando as cometer errores que pudiesen ser fatales.

Latecnologa de materialesEs el estudio y puesta en prctica de tcnicas deanlisis, estudiosfsicosy desarrollo demateriales. Tambin es la disciplina de laingenieraque trata sobre losprocesos industrialesque nos proporcionan las piezas que componen las mquinas y objetos diversos, a partir de lasmaterias primas.

1Propiedades de los materiales

1.1Propiedades mecnicas1.2Propiedades acsticas1.3Propiedades elctricas1.4Propiedades trmicas1.5Propiedades magnticas1.6Propiedades fsico-qumicas

Propiedades de los materiales

Estas propiedades se ponen de manifiesto ante estmulos como la electricidad, la luz, el calor o la aplicacin de fuerzas a un material.Describen caractersticas como elasticidad, conductividad elctrica o trmica, magnetismo o comportamiento ptico, que por lo general no se alteran por otras fuerzas que actan sobre el mismo.

Propiedades mecnicas-Las propiedades mecnicas son aquellas propiedades de los slidos que se manifiestan cuando aplicamos una fuerza. Las propiedades mecnicas de los materiales se refieren a la capacidad de los mismos de resistir acciones de cargas: las cargas o fuerzas actan momentneamente, tienen carcter de choque.

Cohesin: Resistencia de los tomos a separarse unos de otros.Plasticidad: Capacidad de un material a deformarse ante la accin de una carga, permaneciendo la deformacin al retirarse la misma. Es decir es una deformacin permanente e irreversible.Dureza: es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Opuesta a duro es blando. El diamante es duro porque es difcil de rayar. Es la capacidad de oponer resistencia a la deformacin superficial por uno ms duro.Resistencia: se refiere a la propiedad que presentan los materiales para soportar las diversas fuerzas. Es la oposicin al cambio de forma y a la separacin, es decir a la destruccin por accin de fuerzas o cargas.Ductilidad: se refiere a la propiedad que presentan los materiales de deformarse sin romperse obteniendo hilos.Maleabilidad: se refiere a la propiedad que presentan los materiales de deformarse sin romperse obteniendo lminas.Elasticidad: se refiere a la propiedad que presentan los materiales de volver a su estado inicial cuando se aplica una fuerza sobre l. La deformacin recibida ante la accin de una fuerza o carga no es permanente, volviendo el material a su forma original al retirarse la carga.Higroscopicidad: se refiere a la propiedad de absorber o exhalar el agua.Hendibilidad: es la propiedad de partirse en el sentido de las fibras o lminas (si tiene).Resiliencia:es la capacidad de oponer resistencia a la destruccin por carga dinmica.Opacos:no dejan pasar la luz.Transparentes:dejan pasar la luz.Traslcidos:dejan pasar parte de la luz.

Propiedades acsticasMateriales transmisores o aislantes del sonido.

Propiedades elctricasMateriales conductores o dielctricos.

Propiedades trmicasMateriales conductores o aislantes trmicos. Las propiedades trmicas determinan el comportamiento de los materiales frente al calor

Propiedades magnticasMateriales magnticos. En fsica se denomina permeabilidad magntica a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a travs de s los campos magnticos, la cual est dada por la relacin entre la intensidad de campo magntico existente y la induccin magntica que aparece en el interior de dicho material.

Propiedades fsico-qumicasResistencia a la Corrosin: La corrosin es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroqumico por su entorno. Siempre que la corrosin est originada por una reaccin electroqumica (oxidacin), la velocidad a la que tiene lugar depender en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestin. Otros materiales no metlicos tambin sufren corrosin mediante otros mecanismos. La corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (oxidorreduccin) en la que intervienen dos factores: la pieza manufacturada y/o el ambiente, o por medio de una reaccin electroqumica.

Gracias.