Introduccion A Ciencia De Los Amteriales

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Capitulo 1: introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales

Problemas:

1.5) El acero se recubre con frecuencia en una capa fina delgada de zinc cuando se va a usar a la interperie. Que características cree usted que aporta el zinc a ese acero cubierto o galvanizado,

Rta/ El zinc proporciona la resistencia de corrosión al hierro de dos modos. Si el hierro completamente es cubierto del zinc, el zinc proporciona una barrera entre el hierro y el entorno (el medio ambiente) circundante, por lo tanto protegiendo el hierro subyacente. Si la capa de zinc es rasguñada para exponer el hierro, el zinc sigue protegiendo el hierro porque el zinc se corroe preferencialmente

1.6) se desea producir un toldo transparente para un avión. Si se usara un toldo cerámico (es decir el cristal de ventana tradicional) rocas o pájaros podrían hacer que ello se rompiera. Diseñe un material que reduciría al mínimo el daño o al menos impediría que el toldo se rompa o se desintegre.

Rta/ podríamos colocar una lámina delgada de un polímero transparente entre dos capas del vidrio. Esto es lo que se utiliza para los parabrisas de los automóviles, para evitará que el cristal se desintegrarse por completo cuando se falla, con el polímero que sostiene las piezas rotas de vidrio juntos hasta que puede ser reemplazado.

Otro enfoque podría ser el uso de un material polímero transparente "vidrioso" tal como policarbonato. Algunos polímeros tienen razonablemente buenas propiedades de impacto y pueden resistir el fracaso. Los polímeros también pueden ser endurecido para resistir el impacto mediante la introducción de pequeños glóbulos de un caucho, o elastómero, en el polímero; estos glóbulos mejoraran la absorción de energía capacidad del polímero compuesto, mientras que es demasiado pequeña para interferir con las propiedades ópticas del material.

1.7) los Resortes helicoidales deben ser muy fuerte y rígida. Si3N4 es un material fuerte y rígido. ¿Seleccionaría usted este material para un resorte? Explique.

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Los resortes están destinados a resistir altas fuerzas elásticas, en donde se estira cuando se aplica la fuerza gracias a sus propiedades atómicas.

El nitruro de silicio haría cumplir con este requisito. Sin embargo, si nos gustaría también tener una buena resistencia al impacto y al menos alguna ductilidad (en caso de que el resorte sea Sobrecargado) para asegurar que el resorte no fallará catastróficamente.

También nos gustaría estar seguro de que todos los muelles funcionará satisfactoriamente. Los materiales cerámicos tales como nitruro de silicio no tienen prácticamente ninguna ductilidad, propiedades de impacto pobres, ya menudo son difíciles de fabricar y sin introducir al menos algunos pequeños defectos que causan al fracaso incluso para fuerzas relativamente bajas. No se recomienda el nitruro de silicio.

1.8) a veces se fabrican Indicadores de temperatura con una banda metálica enrollada, que desenrolla determinada cantidad cuando aumenta la temperatura. ¿Cómo funciona esto; de qué clase de material se debería hacer el indicador; y cuáles son los importantes propiedades que el material en el indicador debe tener?

Rta/

Materiales bimetálicos se producen mediante la unión de dos materiales que tienen diferentes coeficientes de expansión térmica entre sí, formando una compuesto laminar. Cuando los cambios de temperatura, uno de los materiales se expandirá o contraerá más que el otro material. Esta diferencia en la expansión o contracción hace que el material bimetálico para cambiar de forma; si la forma original es la de una bobina, entonces el dispositivo bobina o desenrollar, dependiendo de la dirección del cambio de temperatura. Para que el material para un buen desempeño, los dos materiales deba tener muy diferentes coeficientes de expansión térmica y debe tener un alto módulo suficiente de elasticidad de modo que ninguna de formación permanente del material se produce.

1.9) usted quiere diseñar un avión que puede volar con la energía de un hombre una distancia de 30 km sin escalas. ¿Qué clases de propiedades de los materiales me recomiendan? ¿Qué materiales podrían ser adecuados?

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Dicha aeronave debe poseer suficiente fuerza y rigidez para resistir su propio peso, el peso de la "fuente de alimentación" humano, y cualquier fuerza aerodinámica impuesta en ella. Por otra parte, debe ser lo más ligero como sea posible para asegurar que el ser humano puede generar suficiente trabajo para operar la aeronave.

Yo recomendaría Los materiales compuestos, particularmente los basados en una matriz de polímero, que pueden comprender la mayor parte de la aeronave. Los polímeros tienen un peso ligero (con densidades de menos de la mitad que la del aluminio) y puede ser fortalecido mediante la introducción de fibras fuertes y rígidas hechas de vidrio, carbono, u otros polímeros. Compuestos que tienen la resistencia y rigidez de acero, pero con sólo una fracción del peso, puede ser producido de esta manera.

1.10) le gustaría poner en órbita un micro satélite de 90 cm. el satélite contendrá equipos electrónicos delicados que enviaran y recibirán señales de radio desde y hacia la tierra. Diseñe la cubierta exterior en el que el equipo electrónico está contenido. ¿Qué propiedades se necesitan y qué tipo de materiales pueden ser considerados?

Rta/ La cáscara del micro satélite debe satisfacer varios criterios. El material debe tener una densidad baja, minimizando el peso de satélite de modo que pueda levantar económicamente a su órbita; el material debe ser fuerte, duro y resistente a los impactos con el fin de asegurar que cualquier "polvo espacial", que podría ingresar en el satélite

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