Ingeniería De Materiales

INGENIERÍA DE LOS MATERIALES

Es un campo interdisciplinario que se encarga de crear nuevos materiales y mejorar los ya conocidos mediante el desarrollo de un conocimiento más profundo entre micro estructura, composición, síntesis y procesamiento.

CLASIFICACION DE LOS MATERIALES

METALES

Caracterizados por ser buenos conductores de calor y la electricidad, poseen alta densidad y son sólidos a temperaturas normales (excepto el mercurio) sus sales forman Inés electro positivos (cationes) en disolución.

CERÁMICOS

Son materiales duros, frágiles con alto, baja conductividad eléctrica, resistencia a la compresión y buena estabilidad química.

POLÍMEROS

Son macromoléculas (generalmente orgánica s) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Estos tienen gran aplicación en toda l0a industria.

Ejemplos: Se usa para el empacado de alimentos.

Epóxico que es usado para materiales duros.

Fenólicos que son usados como adhesivos.

SEMICONDUCTORES

Son materiales que tienen propiedades de materiales conductores y no conductores, estos son muy usados en la industria eléctrica para crear componentes de aparatos que todos usamos diariamente.

COMPUESTOS

Aquellos materiales que se forman por la unión de 2 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.

RELACIÓN, ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y PROCESAMIENTO

Las propiedades pueden ser definidas en los materiales en dos categorías, mecánicas y físicas.

PROPIEDADES MECÁNICAS.

Describe la forma en que los materiales responden a una fuerza aplicada, incluye resistencia, rigidez, a cargas repentinas (impacto), a cargas cíclicas (fatiga), a altas temperaturas (termo fluencia) de fluidos o sujeto a condiciones abrasivas (desgaste).

PROPIEDADES FÍSICAS.

Incluye contraviento eléctrico, magnético, óptico, térmico, elástico y químico.

TERMINOS:

*COMPOSICION: Indica la composición química de un material.

*ESTRUCTURA: significa una descripción del arreglo atómico.

*SINTESIS: indica la manera de fabricar los materiales a partir de elementos naturales hechos por el hombre.

*PROCESAMIENTO: modo en que se conforman los materiales con componentes útiles y como pueden causar cambios en las propiedades de los distintos materiales.

*ALEACIÓN: material didáctico que se obtiene en la mezcla de varios elementos.

*CERÁMICOS: grupo de materiales cristalinos caracterizados por su buena resistencia a la comprensión y temperaturas de fusión altas.

*CIENCIA DE LOS MATERIALES: campo de la ciencia que se ocupa de los estudios de las relaciones entre estructuras internas o microestructuras.

*DENSIDAD: Es la magnitud que se expresa de la relación entre la masa y el volumen ce un cuerpo.

*ESTRUCTURA: Descripción de los arreglos de los átomos o de los iones en un material. La estructura de los materiales tiene una influencia profunda sobre muchas de sus propiedades aunque no cambien su comisión química.

*ESTRUCTURA CRISTALINA: Arreglo de los átomos de un sistema cristalino.

*FALLA POR FATIGA: falla de un material debido a la carga y descarga de las fuerzas repentinas en un cristal.

*GRANOS: Son los cristales de un material poli cristalino o el conjunto de cristales unidos.

*LIMITE DE GRANO: Es la aleación de los granos que separan un poli cristal, surge como consecuencia del mecanismo del crecimiento del grano, o cristalización, cuando dos cristales que han crecido a partir de núcleos diferentes se encuentran.

*MATERIAL INTELIGENTE: es el material que puede sentir un estimulo externo como un cambio de temperatura, la aplicación de esfuerzo, cambio de humedad o de ambiente químico, y este responde a él.

*MATERIAL COMPUESTO O COMPOSITO: es un grupo de materiales obtenidos por mezcla de otros materiales, metálicos, cerámicos o polímeros, de tal forma que se obtengan transformaciones no relucientes de materiales, por ejemplo plásticos, compuestos por fibra de vidrio y carbón.

*METAL: elemento que tiene enlace metálico, buena ductilidad, resistencia y buena ductilidad eléctrica.

*MONO CRISTAL: material cristalino formado por un grupo de cristales que no tiene limites de grano.

*PLÁSTICO: grupo de materiales que normalmente se obtienen uniendo moléculas orgánicas para formar cadenas o redes gigantes que se caracterizan por tener baja temperatura de fusión y nula conductividad eléctrica.

*PROPIEDADES FÍSICAS: Las que describen características como calor, conductividad eléctrica y térmica, magnetismo y el comportamiento óptico.

*PROPIEDADES MECÁNICAS: son las que describen tanto la resistencia del material como las propiedades físicas incluyendo fuerzas de tensión, compresión, de impacto, de fatiga, y las fuerzas aplicadas a altas y bajas temperaturas.

*RELACIÓN DE RESISTENCIA-PESO: Es la resistencia de un material dividido entre su densidad. Los materiales con gran relación de resistencia a peso son fuertes y ligeros.

*SEMICONDUCTORES: grupo de materiales cuya conductividad eléctrica, es intermedio entre los materiales metálicos y cerámicos.

*POLÍMEROS TERMO-FIJOS: Grupo especial de polímeros que al calentarse se descompone en vez de fundirse, son frágiles debido a que tienen una estructura de red redimensionar rígida, ejemplo: el poliuretano.

*TERMOPLÁSTICOS: Es un grupo especial de polímeros en los cuales las cadenas moleculares están enredadas pero no interconectadas, se funden con facilidad y se moldea en formas útiles plásticas, los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse pueden calentarse y formar otros objetos, mientas que en el caso de los termoestables o termo duros, después de enfriarse la forma no cambia. Materiales amorfos derivados el estado fundido en general, pero no siempre son a base de silicio. El vidrio se obtiene por fusión a unos 1500º C de arena fe sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (Ca2CO3).

*VIDRIO: materiales amorfos derivados del estado fundido en general, pero no siempre utilizando silicio.

VIDRIO CERÁMICO: Clase especial de materiales que se obtiene moldeando un vidrio y tratando con calor para formar cristales pequeños.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES FUNCIONALES

Los materiales funcionales se clasifican en 8 categorías:

1.-AEROESPACIALES: Se utilizan materiales compuestos

Ejemplo: Carbón-carbón, silicio, aleaciones de aluminio, súper aleaciones.

2.-BIOMÉDICOS: Aleaciones de Titanio, Aceros inoxidables.

3.- ELECTRÓNICOS: Silicio, galio, Germanio, aluminio, cobre, polímeros y conectores.

4.- TECNOLOGÍA DE ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE:

5.- MAGNÉTICOS: Hierro de silicio, Níquel-Zinc, ferrita de manganeso.

6.- OPTICOS: sílice, galio, arsénico, helio.

7.- MATERIALES INTELIGENTES: Aleaciones de níquel, titanio con memoria de forma, geles, polímeros, aleaciones de cobre, aluminio y níquel.

8.- ESTRUCTURALES: Aceros, aleaciones de aluminio, concreto, plásticos reforzados con fibra de vidrio y madera.

ESTRUCTURA ATÓMICA

MACROESTRUCTURA

Son estructuras con un tamaño mayor que 100 ηm.

MICROESTRUCTURA

Son las estructuras desde un tamaño entre 10 ≤ 100 ηm.

NANOESTRUCTURA

Son las que tienen un tamaño de 1 ηm.

ARREGLOS ATÓMICOS DE LARGO Y CORTO ALCANCE.

AMORFOS Y CRISTALINOS

Tienen un ordenamiento estructural de corto y largo alcance respectivamente.

MOL

Es una unidad de masa atómica alternativa conocida como UMA que es 1/12 de la masa del carbono, es decir, un átomo con 12 protones.

La estructura electrónica del átomo tiene varios niveles de energía las cuales pertenecen a cada electrón y se determinan con 4 números cuánticos.

Los números cuánticos son los que deben describir la energía en los átomos, estos resultan del tratamiento mecánico y son:

SPIN (ms)

Indica el giro relativo de los electrones.

MOMENTO ANGULAR (

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