Caracterizacion cobre
davtor1998Informe29 de Agosto de 2018
2.842 Palabras (12 Páginas)200 Visitas
Caracterización del Cobre
David Esteban Toro (Código: 20152007001), Mateo Castiblanco (Código: 20152007034)
Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Materiales para la ingeniería
Dirigido a: MSc. Martha Calvo
Resumen- El presente informe presenta la caracterización del cobre, se dan ciertos criterios para exponer la información acerca de su estructura, propiedades físicas y químicas, así mismo se busca expresar lo visto en la asignatura en un ejemplo aplicativo como este.
Abstract- The present report presents the characterization of copper, certain criteria are given to expose the information about its structure, physical and chemical properties, likewise it seeks to express what is seen in the subject in an example application as this.
Índice de Términos-caracterización, materiales, propiedades.
Key Word`s- Characterization, materials, properties
INTRODUCCIÓN
Es importante en todo trabajo que se lleve a cabo, tener conocimiento sobre todas las herramientas a nuestro alcance por lo cual hacer un estudio detallado de un material con el cual se puede trabajar nos hace reflexionar sobre las cualidades que este tiene ya sea algo a favor o algo en contra y nos lleva al análisis con respecto a cualquier otra posibilidad de trabajo que nos ofrezca lo que busquemos. En este trabajo se va encontrar un análisis detallado de nuestro material de interés, un análisis que pueda llegar a cualquier tipo de público en el cual se detallaran sus ventajas y desventajas a la hora de tener que utilizarlo en cierta actividad que se plantee.
- OBJETIVOS
- Generar una tabla de cálculo de ampacidad para un bus de transporte de corriente ya sea de aluminio o de cobre.
- Caracterizar el cobre por medio del estudio de sus propiedades físicas, químicas y estructurales.
- Aplicar los conceptos referentes a estructura de los materiales y propiedades atomicas en la práctica.
- MARCO TEORICO
QUE ES UN MATERIAL
Dado estudios previos se encuentra que la clasificación de los materiales se encuentra como [1]
-Materias primas: materiales que encontramos directamente en la naturaleza
-Materias de uso técnico: aquellos que se previamente se procesan
Así existen sub-clasificaciones como
-Metales: la mayoría de los metales se encuentran combinados conformando minerales (menas) como las siguientes [1]
La bauxita
La ausentita
La pirita
La cementita
En la variedad de metales el cobre, la plata y el oro son poco reactantes y dado esto se encuentran en estado natural, los metales en general tienen un elevado punto de fusión, son densos, duros y tienen buena conductividad eléctrica y
calorífica con excepción al mercurio, galio, cesio y francio que se encuentran en estado liquido
Propiedades mecánicas: los metales sueles ser duros y resistentes, sin embargo, existe cierta variación de uno a otro, sus principales propiedades son dureza, resistencia a ser rayados, resistencia longitudinal y a la rotura, elasticidad, resistencia a la fatiga
Propiedades químicas: existen numerosas propiedades, pero las más relevantes y por las cuales se distinguen los metales se encuentran; magnetismo, conductividad eléctrica, conductividad térmica, dilatación y contracción, punto de fusión y peso especifico
-Polímeros: son cadenas ordenadas de carbonos, se consideran en dos tipos de estructuras [2]
Estructura química: se refiere a la construcción de la molécula
Estructura física; orientación y cristalinidad dependiente de la estructura química
Es necesario estudiar su estructura y para ello contemplamos el modelo de redes:
Cristalino: sistema de redes ordenado, con alta dureza baja conductividad y propiedades ópticas [3]
Semi-cristalino: su ordenamiento depende de la temperatura [3]
Amorfo: no posee estructura definida, tienen baja conductividad, impacto y fatiga [3]
-Cerámicos: Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos o soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos unidos entre sí principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos [4]
Propiedades mecánicas: son duros y frágiles a temperatura debido a su enlace mixto
Propiedades eléctricas: tienen alta resistencia dieléctrica, sus aplicaciones industriales son ilimitadas actúan como aislantes
Propiedades térmicas: La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este hecho son buenos aislantes térmicos
-Semiconductores: son materiales propios del grupo IVB, cambian sus propiedades de acuerdo con la variación de temperatura, la propiedad más significativa es su conductividad eléctrica [5]
-Materiales compuestos: surgen de la combinación de los elementos anteriormente descritos
CARACTERIZACION DE UN MATERIAL
La caracterización de un material es la obtención de información a partir de la respuesta de un material al ser perturbado por una señal.
Se debe tener muy en claro que la caracterización difiere de un puro análisis instrumental. [7]
Técnicas
Difracción de rayos x; propios para hallar y determinar la estructura cristalina del material
Así se juega con la longitud de onda emitida por el material, esta es propia de la separación atómica [9][pic 1]
-Ley de bragg
-Cálculo de parámetros de red
Microscopia óptica: sistema óptico que permite la observación de elementos a ciertos aumentos, aporta valiosos datos acerca de la rugosidad y distribución de color [10]
-Microestructura
-Tamaño de grano
Microscopia electrónica: solución al tipo de microscopia óptica dado a que expone a una resolución atómica dado a que la radicación incidente es demasiado grande [11]
-SEM(scanning Electron Microscopy)
-TEM(transmission Electron Microscopy)
Microscopia de barrido por tunelaje: método asociado a la obtención de información mediante la capacidad de atrapar electrones que se escapan del efecto túnel [12]
-STM (scanning modeling microscopy)
-AFM (Atomic forcé microscopy)
DETERMINACION DE PROPIEDADES FISICAS
MODULO DE ELASTICIDAD
También llamado módulo de Young, este número relaciona el limite ultimo de fluencia elástica de un material
Se denomina módulo de elasticidad a la razón entre el incremento de esfuerzo y el cambio correspondiente a la deformación unitaria. Si el esfuerzo es una tensión o una compresión, el módulo se denomina módulo de Young y tiene el mismo valor para una tensión que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico. Tanto el módulo de Young como el límite elástico, son naturalmente distintos para las diversas sustancias. El hecho de que la variación de deformación unitaria sea directamente proporcional a la variación de esfuerzo, siempre que no se sobrepase el límite elástico, se conoce como ley de Hooke. [13]
[pic 2]
Figura. módulo de Young Tomada de: http://www.mecapedia.uji.es/modulo_de_elasticidad.htm
MODULO DE RIGIDEZ
El módulo de rigidez mide la facilidad o dificultad para deformar por cizalladura (o esfuerzo cortante) un material determinado. Un material con un módulo de rigidez bajo, es un material fácil de deformar por cizalladura. Este sólo tiene significado para materiales sólidos. Un líquido o un gas fluyen bajo la acción de esfuerzos cortantes y no pueden soportarlo de forma permanente. Una de las unidades para medir el módulo de Young es:
GPa (Giga Pascal)
Para la mayor parte de los materiales el módulo de rigidez varía entre la mitad y un tercio del módulo de Young. [14]
PRUEBA CHARPY
A través de la misma se puede conocer el comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una masa una probeta que se sitúa en el soporte S (ver Fig. 1). La masa M, la cual se encuentra acoplada al extremo del péndulo de longitud L, se deja caer desde una altura H, mediante la cual se controla la velocidad de aplicación de la carga en el ´ momento del impacto. La energía absorbida Es por la probeta, para producir su fractura, se determina a través de la diferencia de energía potencial del péndulo antes y despues del impacto. Una vez conocido el ángulo inicial de aplicación de la carga (´ α) y el ángulo final (´ β) al que se eleva el péndulo después de la rotura completa de la probeta, se puede calcular la energía Ea mediante la expresión (1): [15]
...