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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES - Coggle Diagram
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE MATERIALES
INGENIERÍA DE LOS MATERIALES
Es un campo de conocimeinto interdiciplinar que abarca el estudio de la estructura, propiedades, procesado y aplicaciones de todo tipos de materiales:
Cerámicos
Poliméricos
Metálicos
Compuestos
Los Ingenieros diseñan la mayoría de los productos manufacturados y los sistemas de elaboración necesarios para su producción. La producción y elaboración de los materiales hasta convertirlos en productos terminados.
Los Ingenieros deben conocer la estructura interna y las propiedades de los materiales, de tal manera quie puedan elegir los más adecuados para cada aplicación.
Los Ingenieros de todas las disciplinas deben tener noción básicasb sobre los materiales de Ingeniería para poder realizar sus labores con mayor eficiencia.
ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES
Los átomos se reunen o asocian dando lugar a tres tipos de agregados:
El estado de agregación depende de las fuerzas interatómicas, es decir, del tipo de enlace, de la presión y de la temperatura.
Líquido
La estructura de un líquido por el contario se caracteriza por un orden de corto alcance (OCA), limitado a unas pocas decenas de átomos.
Sólido
Muestran una distribución ordenada, y estable en el tiempo, de sus átomos o moléculas.Esta caracteristica se conoce como prden de largo alcance (OLA).
Gas
Los átomos o moléculas estan separados, en condiciones normales, por distancias grandes el orden de 10 diámetros atómicos.
UNIDADES ESTRUCTURALES
Iones
Enlaces Iónicos
Es un tipo de enlace que ocurre cuando un átomo cede un electrón al otro, a fin de que ambos alcancen estabilidad electrónica.
Enlaces Metálicos
Da lugar a la cohesión entre los átomos de un metal. Cada átomo contribuye con sus electrones de valencia a la formación de una nube de electrones
Los electrones de la nube no se identifican con ningún átomo o ion en particular, más bien pertenece al sólido formado.
Átomos
Enlaces Covalentes
Cuando el enlace se verifica entre átomos que difieren poco en electronegatividad, se concreta por uno o más electrones compartidos.
Moléculas
Enlaces Intermoleculares
Son fuerzas de atracción débiles que se establecen entre moléculas eléctricamente neutras (tanto polares como no polares)
ESTRUCTURA CRISTALINAS
Se reserva la denominación de sólidosal estado de agregasción de la materia que presenta sus átomos o moléculas dispuestos en tres dimensiones en forma ordenada.
Cristalografía
Morfológica
Estudia los diferentes modos en que los materiales presentan su forma externa en la naturaleza.
Atomística
Estudia los sólidos de la distribución de los átomos que lo componen, sin interesar, en la mayoría de kis casos, su forma exerna.
Se define como una red espacilal como una distribución de puntos en el espacio tal que cada punto tiene sus vecinos identicamente dispuestos.
Celda primitiva
Contiene solo un puntod e la red, hecho que se puede visualizar, si se desplaza la celda ligeramnete de su posición.
Sistemas Estructurales de Bravais
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Celda no primitiva
Contiene más de un punto reticular por celda, recibiendo entonces el nombre de celda unitaria.
Los primeros pasos para ordenar y clasificar las estructuras cristalinas surgieron en la observación de los minerales que se presentan naturalmenteen formas geometricas.
Alotropía
Son las sustancias que cristalizan en distintos tipos de red según sean las condiciones de temperatura
MATERIALES AMORFOS
Material que sólo tiene un orden de corto alcance de átomos o iones es un material amorfo, es decir, es un material no ciristalino
Tienden a formarse cuando, por alguna u otra razón, la cinética del proceso por medio del cual se prepararon nompermite la formación de arreglos periodicos.
Interrelación
Los materiales que se necesitan para elaborar un determinado producto se diferencian entre sí y se eligen en función de sus propiedades.
Las propiedades y características de los materiales dependen del tipo de átomos que contienen, la estructura que adoptan las fuerzas químicas que los enlazan.
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES
Propiedades Magnéticas
Teniendo en centa sus comportamiento frente a un campo magnetico exteriror, los materiales se pueden clasificar en tres grupos:
Materiales paramagnéticos
Son débilmente atraídos por los campos magnéticos
Materiales ferromagnéticos
Son materiales que cuando se introducen dentro de un campo magnético, distorsionan muchísimo las líneas de flujo.
Materiales diamagnéticos
Es sometido a la acción de un campo magnético, las líneas de fuerza son repelidas hacia el exterior; se oponen al campo magnético aplicado.
Propiedades Físicas
Ordenamiento en el espacio de los átomos de kis materiales.
Propiedades eléctricas
Son conductoras de la corriente elétrica todas las sustancias en mayor o menor grado; ofrecen una resistencia al paso de la corriente.
Resistivilidad
Semiconductores
Materiales pocos conductores, pero sus electrones pueden saltarfácilmente de la banda de valencia a la conducción
Aislante o Dielectricos
Son aquellos cuyos electrones estan fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces e desplazarse por el interior.P
Conductores
Gran numero de electrones en la banda de conducción, es decir, gran facilifad de conducir electricidad
Propiedades ópticas
Cuando la luz incide sobre los cuerpos, estos se pueden comportar de tres maneras distintas:
Cuerpos transparentes
Transmiten la luz, por lo que permite ver a través de ellos.
Estos comportamientos se debe cuando la energía luminosa llega auna superfivie, se puede producir los siguientes efectos:
Reflexión
La luz puede ser reflejada cuando incide sobre superficie lisas, cada rayo que llega a ella es reflejado en una dirección determinada por su ángulo de incidencia.
Reflexión total o especular
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Reflexión difusa
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Dispersión
Tipo particular de difracción el haz incidente, tras atravesar el medio, se separa de haces de energía con las diferentes longitudes de onda que constituyen el rayo inicial.
Refracción
Cambio general de la trayectoria de la luz de tres factores:
Longitud de onda de la luz.
Dirección desde donde la luz incide en los materiales
Tipo de material
Absorción
La energía luminosa es absorbida, por las superficies con la sque se pone en contacto y suele convertirse en calor, tambien puede transformarse en otra luz de diferente colosy ser emitido de nuevo.
Cuerpos traslúcidos
Dejan pasar la luz, pero impiden ver los objetos a su través
Cuerpos opacos
Absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo el pase a su través
Propiedades Térmicas
estan intimamente relacionadas con la temperatura, es decir, con la vibración de sus particulas en torno a sus posiciones.
Temperatura de fusión
Pero si se continúa aumentando la temperatura llega al punto en el que la magnitud de las vibraciones es tal que la estructura del material no se puede mantener y se produce su fusión.
Al calentar un sólido, el movimiento vibratoriio de sus particulas se va haciendo más amplio, produciendose la dilatación.
Calor específico
Cantidad de energía que es presiso aportar a la unidad de masa de dicha sustancia para elevar su temperatura en un grado, sin que se presente cambios de fase.
Conductividad térmica
Transmisión del calor por conducción a través de los cuerpos desde los puntos de mayor a los de menor temperatura.
Dilatación térmica
Los materiales aumentan su tamaño (se dilatan) al aumentar su temperatura, siempre que no se produzca cambios de fase.
Las propiedades de un material se pueden clasificar en varios grupos diferentes:
Física
Densidad
Mecánicas
Módulos
Límites elástico y resistencia a la tracción
Dureza
Tenacidad a la fractura
Resistencia a la fatiga
Resistencia a la fluencia
Amortiguamiento de las vibraciones
Económicas
Precio y disponibilidad
Reciclabilidad
Térmica
Conductividad térmica
Calor específico
Coeficiente de expansión térmica
Eléctircas y Magnéticas
Resistividad
Constante dieléctrica
Permeabilidad magnética
Interacción con el entorno
Oxidación
Corrosión
Desgaste
Producción
Unión
Acabado
Facilidad de fabricación
Estetica
Textura
Aspecto
Color
Propiedades mécanicas
Indican el comportamiento de un material cuando se encuentra sometido a fuerzas exteriores.
Elasticidad
Capacidad de ciertos materiales de sufrir deformación cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si se eliminan estas fuerzas que lo deformaban.
Plasticidad
Capacidad mécanica de un material, de deformarse permanentemente cuando se encuentra sometido a fuerzas de su límite elástico.
Fraagilidad
Capacidad de un material de fracturarse con escaso deformación.
Fractura
Separación en dos o más partes como consecuencia de los efectos de una tensión.
Fractura frágil
Se separa según un plano y sin que apenas se produzca deformación plástica.
Fractura dúctil
Se produce una deformación plástica en la zona de rotura.
Tenacidad
Es la energía de deformación total que puede absorber o acumular un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto.
Resiliencia
Es la energía de deformación que puede ser recuperada de un cuerpo cuando cesa el esfuerzo que lo deforma.
Dureza
Es la oposición que presenta un material a ser rayado, cortado o penetrado.
PROPIEDADES QUÍMICAS
son las que se manifiestan cuando el material reacciona ante la presencia de otras sustancias o materiales y con ello se pueden producir transformaciones en su composición pudiendo llegar a crear un material diferente.
Reactividad de los materiales
está relacionada con la facilidad con la se oxidan. Es la capacidad
para desplazar al hidrogeno de un ácido o del agua
Reactividad de metales y no metales
La reactividad de un elemento mide la
tendencia a combinarse con otros.
Reactividad de los no metales
Aumenta al avanzar hacia abajo en la tabla periódica
Reactividad de los metales
Aumenta al avanzar en un grupo (mayor tendencia a perder electrones).
Oxidación
Es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en contacto con el oxígeno del aire
o del agua.
Corrosión
Es el deterioro que sufre un material a consecuencia
de un ataque químico por su entorno.
Desgaste
pérdidas de material y/o daño superficial;
estos son términos que relacionan las características de las superficies
desgastadas, los modos o los mecanismos de desgaste.
Adhesión
Es la formación y rompimiento de enlaces
adhesivos en la interfaz
Abrasión
Remoción de material debido a ralladuras
Fatiga superficial
fatiga y formación de grietas en regiones superficiales debido a ciclos de esfuerzo
que producen separación de partículas de material.
Reacción triboquímica
formación de productos de una reacción química como resultado de las
interacciones químicas entre los elementos del tribosistema.
Aleaciones
Por todo ello, los diferentes tipos de aleaciones que por sus propiedades resultan de interés en
ingeniería, y que son:
Aleaciones de bajo punto de fusión
Aleaciones de zinc
Aleaciones de plomo
Aleaciones de estaño
Aleaciones especiales
Aleaciones de níquel
Aleaciones de cobalto
Aleaciones ligeras
Aleaciones de aluminio
Aleaciones de magnesio
Aleaciones de titanio
Aleaciones de cobre
Bronce
Latones
Aleaciones de hierro
PROPIEDADES ORGANOLÉTICAS Y TECNOLÓGICAS DE LOS MATERIALES
Informan acerca de la posibilidad de someter un materiaa una determinada operación Industrial
Fusibilidad
Capacidad de los materiales de pasar del estado sólido al líquido cuando son somentodos a una temperatura determinada.
Colabilidad
Capacidad de un material fundido para rellenar completamente el molde y así producir piezas completas y sin defectos.
Maleabilidad
Capacidad de un material de estirar en lámonas sin romperse.
Soldabilidad
Facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material.
Ductilidad
Propiedad de un material de estirarse en forma de hilos sin romperse
Templabilidad
Capacidad de una aleación para transformarse en martensita durante un determinado temple.
Conformabilidad
Propiedad del material que determina su moldeabilidad
Estado líquido
Relación con el tipo de fundición que se emplee.
Estado Sólido
Relacionado con procesos de deformación plástica del material.
Conformabilidad con reducción de masa
Conformabilidad con conservación de masa
De unión
Maquinabilidad
Es la propiedad de un material de dejarse mecanizar con arranque de viruta.
Propiedades Organolépticas
Son todas aquellas que pueden percinirse de forma directa por los sentidos, sin utilizar aparatos o instrumentos de estudio.