Propiedades de los materiales

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1 Propiedades de los materiales

2 físicas químicas mecánicas
Propiedades de los materiales definición Se define como propiedad de un material a una caracteristica mensurable capaz de calificar un comportamiento o una respuesta del mismo a solicitaciones externas, independientemente del tamaño y de la geometria del elemento considerado. Pueden ser Insensibles y Sensibles a la Microestructura. p físicas químicas mecánicas Las más importantes son la oxidación y la corrosión, sobre todo en metales. Definen el comportamiento de los materiales frente a determinadas acciones mecánicas exteriores como fuerzas o desplazamientos. Describen la capacidad del material para comprimirse, estirarse, doblarse, rayarse, abollarse o romperse El comportamiento del material bajo la acción de agentes físicos externos como el calor, electricidad, magnetismo o luz. Pueden dividirse en: electricas, magneticas, opticas y termicas. t

3 Mecánicas Propiedades de los materiales Cohesión Dureza Elasticidad
definición Resistencia de las moléculas a separarse. Depende de las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas. Cohesión Resistencia de un cuerpo a ser penetrado por otro. En algunos casos puede ser modificada (aleaciones, tratamientos). Oposicion que ejerce un cuerpo para no rayarse. Dureza Mecánicas Elasticidad Capacidad de recobrar la forma cuando cesa la causa que lo deforma. Capacidad de adquirir deformaciones permanentes sin sufrir rotura. Plasticidad Capacidad de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de tracción. es la capacidad de un material que es capaz de estirarse en hilos (cobre, oro) Ductilidad t

4 Mecánicas Propiedades de los materiales
definición Capacidad de deformarse plásticamente. Aptitud que tiene un material para extenderse en laminas (aluminio, oro) Maleabilidad: Capacidad de absorber energía frente a esfuerzos bruscos exteriores antes de romperse o deformarse. Debe ser elástico y plástico a la vez. Resistencia que opone un cuerpo a se roto. Mecánicas Tenacidad Cualidad contraria a la tenacidad. Tienen el límite de elasticidad y el de rotura muy próximos: carecen de zona plástica. Cuando se ejerce una fuerza sobre un material se rompe en añicos. Fragilidad Resistencia a la rotura por un esfuerzo de magnitud o sentido variable. Deformacion de los materiales sometidos a cargas variable, algo inferiores a a la rotura. Fatiga t

5 Mecánicas Propiedades de los materiales
definición Facilidad que tiene un cuerpo al dejarse cortar por arranque de virutas Maquinabilidad Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en algunos materiales por el frio. Acritud Mecánicas Aptitud que posee un material fundido para llenar un molde. Colabilidad Es la capacidad de conservar la nueva forma. Es lo opuesto a la elasticidad Plasticidad Capacidad de un material de absorber energía en la zona elástica ante esfuerzos de rotura. Resistencia que opone un material a golpes Resiliencia t

6 Propiedades de los materiales
definición Comportamiento Mecánico La respuesta de la mayoría de los materiales a campos de fuerza mecánicos, eléctricos, ópticos, depende del tiempo.  Parte de la energía entregada se almacena y parte se disipa. Disipación no ocurre en forma instantánea, depende del tiempo. La perturbación o solicitación es un fuerza mecánica y la respuesta una deformación y en algunos casos flujo. Disipación es la respuesta retrasa respecto de la perturbación. Retraso depende de la duración de la perturbación. t

7 Mecánicas Propiedades de los materiales
definición Gracias a la fuerza el objeto se alarga y actua perpendicularmente al suelo. Tracción Compresion La fuerza tiende a acortar el objeto. Mecánicas La fuerza tiende a curvar al objeto y es paralela a la superficie de fijacion. Flexion Torsion La fuerza tuercen al objeto. Esfuerzos físicos a que pueden someterse los materiales Cortadura La fuerza rompe al material pasando por ella. Se dan en objetos de poca seccion y gran longitud doblandose la pieza. Pandeo t

8 Quimicas Propiedades de los materiales
definición Quimicas En ambiente cálido y seco el oxígeno provoca la oxidación de muchos materiales. Oxidación Es una reacción en la cual el elemento que se oxida cede electrones al elemento oxidante. Otros oxidantes aparte del oxígeno (cloro, bromo, azufre, hidrógeno, yodo, óxidos de azufre y de carbono). En algunos metales el proceso de oxidación depende de la temperatura: - A temperatura ambiente la capa de óxido es compacta. Esto evita el contacto con el oxidante y que continúe la oxidación. - Si la temperatura se eleva, se puede producir un agrietamiento de la capa de óxido, con lo que la oxidación llega al interior. t

9 Quimicas Propiedades de los materiales
definición Quimicas Se denomina al proceso de destrucción lenta y progresiva de un material producido por el oxígeno del aire combinada con la humedad. Corrosión Es un proceso electroquímico, pues en la superficie del metal se generan micropilas galvánicas. La humedad actúa como electrolito. Los agentes corrosivos más habituales son: cloruro de sodio y el dióxido de azufre. Se producen dos reacciones simultáneas: - Reacción anódica: Tiene lugar en la superficie del metal, que actúa como ánodo y cede electrones con lo que se forma el óxido. - Reacción catódica: Consiste en la captura de los electrones por los radicales OH- y el posterior desprendimiento de hidrógeno. t

10 Propiedades de los materiales
definición Proteccion contra la Corrosión Modificación química de la superficie: Creación por medios químicos de una capa protectora o capa de conversión. Cromatizado Fosfatación La oxidación anódica. Recubrimientos no metálicos: Pinturas y barnices Plásticos Esmaltes y cerámicas Recubrimientos metálicos: Electrodeposición Electroferesis Inmersión en caliente Difusión o cementado Protección catódica Inhibidores de la corrosión t

11 Físicas Propiedades de los materiales
definición Físicas Describen el comportamiento electrico del metal, el cual en muchas ocasiones es mas critico que su comportamiento mecanico. ELECTRICAS Conductores, Aisladores, Semiconductores, Superconductores. t

12 Eléctricas Propiedades de los materiales Conductores
definición Eléctricas Conductores Aisladores SuperConductores SemiConductores (metales en general como plata, cobre, platino, aleaciones metalicas, aluminio, etc.) (vidrio, diamante, azufre, cuarzo fundido, cuando pensamos en aisladores electricos imaginamos elementos construidos con vidrio, ceramico o polimeros) (Ge-germanio, Si-silicio, GaAs-galioarsenico, GaP-galiofosforo, CdS-cadmioazufre) (aumentan su conductividad con la temperatura, con las impurezas, pueden ser intrinsecos y extrinsecos). t

13 Eléctricas Propiedades de los materiales Conductores
definición Eléctricas Conductores Las propiedades eléctricas dependen de: Estructura electrónica de los átomos Respuesta de los e- a los campos electromagnéticos. La movilidad de los portadores depende de los enlaces atomicos, de las imperfecciones de la red, de la microestructura y, en los compuestos ionicos de las velocidades de difusion. La aplicación de un campo magnetico genera la formacion y el movimiento de dipolos contenidos en el material. Estos dipolos son atomos o grupos de atomos que tienen carga desequilibrada. Dentro de un campo electrico aplicado los dipolos se alinean causando polarizacion. t

14 Eléctricas Propiedades de los materiales Conductores
definición Eléctricas EL Titanato de Bario (BaTiO3) es un material cristalino polar debido a su nanoestructura Material Ferro-eléctrico Conductores Electrostriccion es la modificacion de las dimensiones del material. Ademas de darse por cambios en la longitud de los enlaces entre iones, puede ser resultado de la actuacion de los atomos como particulas en forma oval en vez de esferica o por distorsion debida a la orientacion de los dipolos permanentes del material. Cuando se les impone un cambio dimensional, ocurre polarizacion lo que crea un voltaje o un campo. Los materiales que presentan este comportamiento son piezoelectricos. Cuando se retira el campo, queda una polarizacion permanente, debida al acoplamiento de dipolos y el material ha quedado permanentemente polarizado. Los materiales que retienen una polarizacion neta, una vez retirado el campo se conocen como ferroelectricos. t

15 Eléctricas Propiedades de los materiales Conductores
definición Eléctricas Conductores Ejemplos de Conducción Ionica t

16 Eléctricas Propiedades de los materiales El silicio y El germanio
definición Eléctricas SemiConductores El silicio y El germanio Una particular clase de materiales que han transformado la sociedad. Gran variedad de compuestos ceramicos e intermetalicos presentan este mismo efecto. Tienen propiedades de semiconductividad o conductividad condicionada. Algunos ejemplos: Diodos, chips, tiristores en industria electrica. Su conductividad aumenta con la temperatura. Su conductividad aumenta con las “impurezas Pueden ser intrinsecos o extrinsecos.(superconductores) Dos tipos de portadores: electrones y huecos GaAs-galioarsenico, GaP-galiofosforo, CdS-cadmioazufre) t

17 Eléctricas Propiedades de los materiales SuperConductores
definición Eléctricas SuperConductores Su brecha de energia entre las bandas de valencia y conduccion es pequeña y, algunos electrones poseen suficiente energia termica como para saltar la brecha, entrando en la banda de conduccion. Los electrones excitados dejan atras niveles de energia desocupados, o huecos, en la banda de valencia. Cuando un electron se mueve para llenar un hueco, se crea otro en la fuente original de este segundo electron de forma que los espacios vacios parecen actuar como "electrones" de carga positiva y portadores de carga electrica. Cuando se aplica un voltaje electrico al material, los electrones de la banda de conduccion se aceleran hacia la terminal positiva, en tanto que los huecos de la banda de valencia se mueven hacia a terminal negativa. Por lo tanto se conduce la corriente mediante el movimiento de electrones y de huecos. El comportamiento del semiconductor es opuesto al de los metales, conforme aumenta la temperatura se incrementa la conductividad, por que estan presentes mas portadores de carga, en tanto que en el metal la conductividad se reduce, debido a la menor movilidad de sus portadores de carga. Si se retira la fuente de energia o voltaje de excitación se vuelven a combinar los huecos y los electrones despues de cierto periodo de tiempo. t

18 Propiedades de los materiales
definición SuperConductores Intrinsecos Tipicamente los del grupo IV de la Tabla Periodica. Silicio y Germanio t

19 Propiedades de los materiales
definición SuperConductores Extrinsecos Silicio-fosforo Silicio-Bario En vista de que pequeñas variaciones de temperatura pueden afectar el comportamiento de un semiconductor intrinseco, se puede agregar una pequeña cantidad de impurezas (dopado), para producir un semiconductor extrinseco. La conductividad de este semiconductor dependera principalmente del numero de atomos de impureza (dopantes), y en un rango especifico de temperatura incluso ser independiente de esta. t

20 Eléctricas Propiedades de los materiales Aisladores
definición Eléctricas Aisladores Cuando pensamos en Aisladores Electricos imaginamos elementos constriudos con vidrio, polimeros o ceramicos. Los portadores de carga pueden ser electrones, huecos, iones y defectos puntuales La cantidad de electrones que pueden acceder a la banda de conduccion es muy baja. (excepto en peliculas delgadas de oxidos amorfos). Un buen dieléctrico es un buen aislador, pero la inversa no siempre es cierta. El comportamiento dielectrico, propio de los materiales que impiden el flujo de corriente electrica, que va mas alla de simplemente proporcionar aislamiento. t

21 Seguimos la proxima clase
Propiedades de los materiales definición Electricas Opticas Termicas Magneticas FISICAS Seguimos la proxima clase t