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MATERIA:

CIENCIAS DE LOS MATERIALES CARRERA:


La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas

y

herramientas

diversas,

o

convertidos

en

productos

necesarios o requeridos por la sociedad. Los materiales de Ingeniería están divididos en tres los cuales

son: METALES CERÁMICOS POLÍMEROS 1.1 INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES


METALES Estos materiales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o mas elementos metálicos, pudiendo contener también algunos elementos no metálicos , ejemplo de elementos metálicos son hierro cobre , aluminio , níquel y titanio mientras que como elementos no metálicos podríamos mencionar al carbono. CERÁMICOS. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. Nuevas técnicas de procesos consiguen que los cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga. Dentro de este grupo de materiales se encuentran: el ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos.

POLIMEROS En estos se incluyen el caucho (el hule) , los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas. 1.1 INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES


1.1 INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES


La manera más general de clasificación de los materiales es la siguiente: a. Metálicos Ferrosos No ferrosos b. No metálicos Orgánicos Inorgánicos

Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro, sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes de los materiales metálicos son: Fundición de hierro gris Hierro maleable Aceros Fundición de hierro blanco Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ªC y uno de sus principales problemas es la corrosión. 1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES


Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años. Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son: Aluminio Cobre Magnesio Níquel Plomo Titanio Zinc

Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son: Plásticos Productos del petróleo Madera Papel Hule Piel 1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES


1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES


Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetal o relacionados con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas. Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en la manufactura son: Los minerales El cemento La cerámica El vidrio El grafito (carbón mineral)

1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES


 Riesgos: Personales, sociales y ambientales ocasionados por su obtención, transporte, aplicación y almacenamiento de materiales según su utilización.  Aplicaciones de los materiales: Principales apli-caciones de los materiales; en particular aquellos relacionados con la orientación. Elaboración de criterios tendientes a la raciona-lización y optimización de éstos.  Producción y comercialización de materias primas: Diferenciación entre materias primas e insumos. Nociones sobre métodos de búsqueda, extrac-ción y/o obtención, producción y comercialización de los diversos materiales.

1.3 SELECCIÓN DE LOS MATERIALES


Es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones se habla de densidad relativa que es la relación entre la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4°C, que se toma como unidad. La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen .

El Peso específico de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen. Se calcula al dividir el peso de la sustancia en el volumen que esta ocupa. En el sistema métrico decimal, se mide en kilopondios por metro cúbico (kp/m³). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³).

1.3 SELECCIÓN DE LOS MATERIALES


La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto.

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.

El calor específico o más formalmente la capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. De manera formal es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; usando el SI es la energía necesaria para elevar en un 1 K la temperatura de 1 kg de masa. Se la representa por lo general con la letra c. 1.3 SELECCIÓN DE LOS MATERIALES


La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.

El protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva y una masa de 1,672 621 637 × 10–27 kg o, del mismo modo, unas 1.836 veces la masa de un electrón.

2.1 ESTRUCTURA ATÓMICA


Un neutrón es una partícula con carga neutra. Fuera del núcleo atómico es inestable y tiene una vida media de unos 15 minutos, emitiendo un electrón y un antineutrino para convertirse en un protón. Su masa es muy similar a la del protón.

El electrón comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica de tipo fermiónico con carga negativa. En un átomo los electrones rodean el núcleo compuesto únicamente de protones y neutrones.

2.1 ESTRUCTURA ATÓMICA


2.4 MOVIMIENTOS DE LOS ÁTOMOS EN LOS MATERIALERS


Si no consideramos las imperfecciones en los materiales, existen tres niveles de arreglo atómico: Sin orden en los gases, moléculas dispersas Orden de corto alcance solo hay unión de dos o 3 moléculas, la mayoría de los plásticos Orden de largo alcance estructuras ordenadas

Celda unitaria: Es la subdivisión de la red cristalina que conserva todas las características de la red, es subdivisión de la molécula.

2.2 ARREGLOS ATÓMICOS


Entre los defectos puntuales que pueden aparecer entre los defectos cristalinos son: -Vacante. -Defecto Frenkel -Defecto Schottky -Defectos de Líneas (Dislocaciones) - Dislocaciones de cuñas - Dislocaciones Helicoidales - Dislocaciones Mixtas.

2.3 IMPERFECCIONES EN LOS ARREGLOS ATÓMICOS


Es el movimiento de los átomos, iones o moléculas, dentro de un material. Estos se mueven de manera predecible, tratando de eliminar diferencias de concentración y producir una composición homogénea y uniforme. Las imperfecciones de la red pueden consistir en la ausencia de uno o mas átomos en los puntos correspondientes de la misma (vacancias) ó en la aparición de un átomo diferente (de mayor o menor radio) lo que provoca tensiones y distorsiones en la red. Los átomos más pequeños pueden acomodarse también en los huecos dejados por los átomos de la red (sitios intersticiales) constituyendo otro tipo de imperfección.

2.4 MOVIMIENTOS DE LOS ÁTOMOS EN LOS MATERIALES


Un típico diagrama de fase. La línea de puntos muestra el comportamiento anómalo del agua. La línea verde marca el punto de congelación y la línea azul, el punto de ebullición. Se muestra cómo varían con la presión. En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado. En ciencia de materiales se utilizan ampliamente los diagramas de fase binarios, mientras que en termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia pura 4.1 SOLUCIONES SÓLIDAS Y DIAGRMAS DE FASES


Cuando aparecen varias sustancias, la representación de los cambios de fase puede ser más compleja. Un caso particular, el más sencillo, corresponde a los diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en cuenta son la temperatura y la concentración, normalmente en masa. En un diagrama binario pueden aparecer las siguientes regiones:    

Sólido puro o disolución sólida Mezcla de disoluciones sólidas (eutéctica, eutectoide, peritéctica, peritectoide) Mezcla sólido - líquido Únicamente líquido, ya sea mezcla de líquidos inmiscibles (emulsión), ya sea un líquido completamente homogéneo.  Mezcla líquido - gas  Gas (lo consideraremos siempre homogéneo, trabajando con pocas variaciones da altitud).

4.1 SOLUCIONES SÓLIDAS Y DIAGRMAS DE FASES


4.2 ENDURECIMIENTO MEDIANTE TRANSFORMACIONES DE FASE

Ciencia de los materiales  

Clasificacion de los materiales, Metales, Plastico, Ceramicos, Etc..

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