UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES DE INGENIERÍA Ing. Luis Eduardo Coronado Primer Semestre 2015

CIENCIA DE LOS MATERIALES Es una ciencia general que de ella se deducen varias especialidades. Estudia y descubre nuevos materiales o nuevas propiedades de materiales existentes

INGENIERÍA DE LOS MATERIALES Es una ciencia aplicada –técnica- que toma el conocimiento aportado por la Ciencia de los Materiales y desarrolla aplicaciones para convertir la materia prima en un producto que satisfaga los requerimientos del mercado

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MATERIALES 1 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MATERIALES 1. Metales: puros y aleaciones 2. Cerámicos 3. Polímeros 4. Compuestos 5. Semiconductores 6. Con memoria 7. Nanomateriales

METALES –puros y aleaciones- Duraluminio: Cu, Mg, Mn, Zn Babitt –Cu,Sn,Sb,Al- Bronce –Cu,Sn- Latón –Cu,Zn- Acero – Fe,C,Cr,Ni,Mn,Ti,Va, W Cuproníquel –monel- Cu,Ni Cu Fe Ni Cr Mn Mg Sb Zn Al Sn

CERÁMICOS Yeso Asbesto Arcilla Alúmina –cerámica- Vidrio Cal Porcelana

POLÍMEROS Cloruro de polivinilo Politetrafluoroetileno Polimetilmetacrilato Polietileno Polipropileno Poliuretano Epóxico Poliestireno Tereftalato de polietileno –PET Policarbonato Poliamida Nylon Fenol-formaldehído Urea Melamina ABS-acrilonitrilo- butadieno-estireno Kevlar Bakelita Poliisopreno Butadieno-estireno

MATERIALES COMPUESTOS En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad. Los materiales son compuestos cuando cumplen las siguientes características:

Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente. Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase. Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia). No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes

Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales. Por ejemplo en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se dan juntas. A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por algunos factores que aumentan mucho su costo, como la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales. La gran mayoría de los materiales compuestos son creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza.

MATERIALES COMPUESTOS Plywood Tablex Durpanel Fórmica Cemento Concreto Fibra de vidrio con epóxico

Plywood Todos los tableros contrachapados de madera se unen resina y láminas de fibra de madera ( celulosa células son largas, fuerte y delgada) para formar un material compuesto . Esta alternancia del grano se llama cruz-graneado y tiene varios beneficios importantes: reduce la tendencia de la madera para dividir cuando clavado en los bordes; que reduce la expansión y la contracción, proporcionando una estabilidad dimensional mejorada; y hace que la resistencia del panel consistente en todas las direcciones. No es por lo general un número impar de capas, de modo que la hoja es equilibrada-esto reduce la deformación. Debido a que la madera contrachapada está unido con granos que ejecutan uno contra el otro y con un número impar de piezas de material compuesto, es muy difícil de doblar que perpendicular a la dirección de la veta de la capa de superficie.

Tablex es una lámina formada por tres capas de partículas de madera aglomeradas mediante la adición de resinas especiales de termofraguado y la aplicación de procesos de alta presión y temperatura. El tablex viene en dos formatos: sencillo y RH (Resistente a la Humedad).

Durpanel Los paneles de durapanel se componen de dos mallas de acero de alta resistencia, vinculadas entre sí mediante conectores electrosoldados, entre las que se intercala una placa de poliestireno (icopor) expandido de la forma, espesor y densidad adecuada para cada necesidad particular. Sobre el panel se aplica un recubrimiento por ambas caras en mortero (mezcla de agregado fino, arena y cemento) con un grosor de 2 centímetros, que le da un acabado resistente y con apariencia similar al concreto.

Fórmica La formica o fórmica es un material plástico. Originalmente lo concibieron como un aislante eléctrico como sustituto de la mica (de ahí el nombre)

CEMENTO El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece,

Concreto El hormigón o concreto es un material compuesto empleado en construcción, formado esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos. El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento generalmente cemento Portland mezclado con una proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación. Las partículas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, son los áridos (que se clasifican en grava, gravilla y arena)

Fibra de vidrio con epóxico La fibra de vidrio, también conocida como "plástico reforzado con vidrio" GRP, por sus siglas en inglés, consiste en una matriz de plástico reforzado por fibras de vidrio finas tejidas en una tela flexible. Un material resistente y ligero, la fibra de vidrio se produce normalmente colocando la tela en un molde, seguida por una resina como el epoxi, poliéster, vinilo y éster, y un endurecedor adecuado. El endurecedor, también conocido como agente de curado o catalizador, acelera el establecimiento de la matriz de plástico, y se añade a una concentración relativamente pequeña en comparación con la resina. Los endurecedores por lo general se clasifican de acuerdo con su grupo funcional principal

SEMICONDUCTORES: unión de Ge y Si con el propósito de producir diodos y transistores MATERIALES CON MEMORIA Materiales que recuperan su estructura después de aplicárseles una o más variables

NANOMATERIALES: - Nanocompuestos - Nanotubos - Nanopartículas - Superficies nanomoduladas - Materiales nanoporosos - Nanocapas - Nanoestructuras biológicas

PROPIEDADES Físicas: brilla, densidad, magnetismo, conductividades térmicas, acústicas, ópticas, eléctricas Químicas: resistencia que el material ofrece al ataque de compuestos químicos agresivos – ácidos-

PROPIEDADES Mecánicas: dureza, tenacidad, resilencia, ductilidad, fragilidad, elasticidad, plasticidad Tecnológicas: proporcionan la factibilidad para que el material pueda convertirse en un producto

Propiedades Físicas Las propiedades físicas de los materiales son todas aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia debido a que sus moléculas no sufren modificación alguna. Dentro del espacio hay una diversa variedad de propiedades físicas y otras más que aún no han sido descubiertas.

Entre estas podemos mencionar: Propiedades Físicas Son el conjunto de características que permiten su estudio usando los sentidos o algún instrumento específico. Entre estas podemos mencionar: Brillo Magnetismo Densidad Peso Masa Volumen Conductividad eléctrica Conductividad termina Conductividad acústica

Propiedades Físicas Brillo Magnetismo

La sal es soluble porque es capaz de disolverse en líquido. El vidrio es frágil porque se rompe sin antes deformarse. La sal es soluble porque es capaz de disolverse en líquido. La plata es conductible porque conduce la electricidad y el calor.

El hule es elástico porque recupera su forma original al quitar la fuerza aplicada inicialmente. El oro es un metal maleable ya que con el se pueden confeccionar delgadas láminas sin que éste se rompa. El diamante es un material duro debido a la resistencia que pone al ser rayado.

Propiedades Químicas Propiedades que se observan en las sustancias cuando reaccionan con otra. Formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales. Entre ellas se encuentran: Corrosión Electronegatividad pH Inflamabilidad Reactividad Poder calorífico

Propiedades Químicas de los Materiales Reactividad: Capacidad de reacción química que presenta ante otros reactivos. Acidez: Es el grado en el que una sustancia es ácida. Oxidación: Cuando un material hace contacto con el oxígeno se dice que experimenta una reacción de oxidación. Corrosión: Se produce cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambiente húmedo.

Propiedades Químicas Corrosión Inflamabilidad

El hierro y el acero se corroen fácilmente al hacer contacto con la humedad del medio ambiente. El metal se oxida en presencia de oxígeno. El ácido clorhídrico es muy reactivo con el hierro.

Propiedades Mecánicas Es el comportamiento de la materia frente a distintos procesos mecanizados. Entre estas se encuentran: Dureza Ductilidad Fragilidad Maleabilidad Resistencia a las tensión. Resistencia a la fatiga. Resistencia al impacto. Plasticidad Desgaste Tenacidad Porosidad

Propiedades Mecánicas Dureza Maleabilidad

Propiedades Mecánicas Ductibilidad Plasticidad

Las bicicletas la resilencia es la propiedad principal Los puentes deben de ser resistentes a la fatiga, de otra manera se derrumbarían muy rápidamente. La madera trabaja en base a esfuerzos de compresión en este diseño.

Propiedades tecnológicas Determinan la factibilidad que tiene el material de ser procesado en forma útil. Entre ellas podemos encontrar: Fusibilidad Colabilidad Soldabilidad Endurecimiento por el temple Facilidad de mecanizado

Propiedades Tecnológicas de los Materiales Templabilidad: Es la propiedad de un metal de sufrir transformaciones en su estructura cristalina producto del calentamiento y enfriamiento sucesivo y brusco. Colabilidad: Capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defecto para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez. Conformabilidad: Propiedad del metal que mide su maleabilidad Fusibilidad: Permite obtener piezas fundidas o coladas.

Propiedades Tecnológicas

Barras de acero templado luego de el proceso de templado. Los metales más colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras. Los metales más fusibles son la fundición de hierro, de bronce y de latón.

Propiedades Tecnológicas Soldabilidad Endurecimiento por temple