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8/16/2019 Unidad 1 Fundamentos de Materiales (1)
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CIENCIA DE
MATERIALES I
Ing. Daniela Cruz.
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Ingenieros de todas las ramas emplean
diferentes tipos de materiales en
diferentes ámbitos: desde aplicaciones
domésticas, manufactura de todo tipo,
diseño de productos, construcción y
estructuras metálicas, desarrollo de
nuevos materiales, etc.
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Tipos de materiales
Existe una clasicación general:Cada uno de estos
grupos tienenestructuras ypropiedades
característicasdistintas comparadas
con otro grupo!.
Metales
Cer"micos
#olímeros
Semiconductores
Materialescompuestos
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METALES $ S%S
ALEACI&NES luminio cero !agnesio "inc #ierro #ierro
fundido $itanio %obre &'(uel
Ejemplos: Características:
)uena conductividad
térmica y eléctrica. lta rigide*. lta ductilidad. lta resistencia al
impacto. +as aleaciones logran
meorar algunaspropiedades de losmetales puros.
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METALES $ S%S
ALEACI&NES Algunas aplicaciones:
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CER'MIC&S
+adrillo
-idrio orcelana /efractario
s 0altos
1ornos2.
Ejemplos: Características:
)aa conductividad térmicay eléctrica.
3on buenos aislantes. lta dure*a 0frágiles,
(uebradi*os2. )aa resistencia al impacto. Existe nuevos métodos de
fabricación de cerámicos,meorando su resistencia ala fractura.
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CER'MIC&S Algunas aplicaciones:
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#&L(MER&S
#ule lásticos
en general d1esivos
Ejemplos: Características:
)aa conductividad
térmica y eléctrica. &o resisten altas
temperaturas. yudan a reducir el
impacto. lgunos tienen buena
ductilidad0termoplásticos2.
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Algunas aplicaciones:
#&L(MER&S
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SEMIC&ND%CT&RES
3ilicio,4ermanio,
otros0materialesdopados2.
$ransistoreselectrónicos.
5iodos %ircuitos
integrados. plicaciones de
bra óptica.
Ejemplos: Características:
3on frágiles.
3u conductividadeléctrica puedecontrolarse para serusados en dispositivos
electrónicos. ueden convertir las
señales eléctricas enlu*.
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SEMIC&ND%CT&RES Algunas aplicaciones:
1ttps:66777.fayer7ayer.com68969;6los
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MATERIALES
C&M#%EST&S %oncreto
!aderacontrac1apada =ibra de vidrio. =ibra de
carbono 0muy
usada en elcampoaeroespacial2.
Ejemplos: Características:
3e forman a partir de 8 omás materiales.
3e obtienen propiedadesparticulares 0ning>n materialinicial tiene de maneraindividual2.
ueden resultar livianos, conalta resistencia, d>ctiles,termoresistentes,1erramientas de corte durasy resistentes al impacto.
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Algunas aplicaciones:
1ttp:66777.plastico.com6temas6+as
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
3CE+&5, 5., %iencia e Ingenier'a de !ateriales, 8 ed.1ttp:66oc7.unican.es6ensenan*as<tecnicas6ciencia
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
MEC'NICAS-
%aracter'sticas (ue describen aun material u obeto, deben ser
medibles cuantitativa ocualitativamente#RIEDAD
ES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
&#RIEDADES-
(SICAS-
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
MEC'NICAS-
%aracter'sticas (ue describen aun material u obeto, deben ser
medibles cuantitativa ocualitativamente
5escriben la forma en (ue el material responde a: unafuer*a aplicada 0resistencia, rigide* y ductilidad2, a ungolpe repentino e intenso 0impacto2, a la aplicación decargas c'clicas en el tiempo 0fatiga2, expuesto a altastemperaturas 0termoDuencia2 o sueto a condicionesabrasivas 0desgaste2.
#RIEDADES-
#RIEDAD
ES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
&
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENTRIEDADES-
(SICAS-
%aracter'sticas (ue describen aun material u obeto, deben ser
medibles cuantitativa ocualitativamente
%omportamiento eléctrico, magnético, óptico, térmico,elástico y (u'mico dependen tanto de la estructura
como del procesamiento de un material.
!in>sculas modicaciones de la estructura causan
cambios profundos en la conductividad eléctrica.
#RIEDAD
ES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
&
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
ESTR%CT%RA-
3e puede considerar endiferentes niveles:• +a disposición de los
electrones (ue rodean al
n>cleo del átomo afecta elcomportamiento eléctrico,magnético, térmico y óptico.+a conguración electrónicainDuye en el tipo de enlaceposible.
#RIEDAD
ES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
&
•
+a disposición o arreglo de losátomos estructura cristalinay v'trea o amorfa.
• Estructura granular granos.3u tamaño y forma inDuyen en
el comportamiento delmaterial.
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
#RIEDAD
ES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
& #R&CESAMIENT&-
roduce la forma deseada
a partir de un material enbruto < sin forma.
En parte el tipo de procesamiento depende de laspropiedades de la estructura del material.
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
#RIEDADES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
& #R&CESAMIENT&-
Metales-
-ertiendo metal l'(uido en un molde: fundición, niendo pie*as: diferentes tipos de soldaduraF mediantealta presión: fora, trelado, extrusión, laminado,doblado,
%ompactando pe(ueñas part'culas de polvo metálico enuna masa sólida: metalurgia de polvos,
Eliminando material excedente: ma(uinado.
roduce la forma deseada
a partir de un material enbruto < sin forma.
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
#RIEDADES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
& #R&CESAMIENT&-
Cer"micos-
ueden conformarse por: colado, formado, extrusión ocompactación, seguido por un tratamiento térmico a altastemperaturas.
roduce la forma deseada
a partir de un material enbruto < sin forma.
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RELACI*N ESTR%CT%RA +
#RIEDADES , #R&CESAMIENT&
#RIEDADES
ESTR%CT%R
A
#R&CESAMIENT
& #R&CESAMIENT&-
#&L(MER&S-
3e producen mediante inyección de plástico blando enmoldes: extrusión y conformado.
roduce la forma deseada
a partir de un material enbruto < sin forma.
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EECT&S AM/IENTALES S&/RE ELC&M#&RTAMIENT& DE L&S
MATERIALES+a temperatura y la corrosión 0entre otros factoresambientales2 pueden modicar la relación estructura<propiedades
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EECT&S AM/IENTALES S&/RE ELC&M#&RTAMIENT& DE L&S
MATERIALES
l incrementarse la temperatura, normalmente se reduce la resistenciade un material. +os pol'meros son adecuados a baas temperaturas.lgunos compuestos, incluyendo las cerámicas y aleaciones especiales,tienen excelentes propiedades a altas temperaturas. sGeland, 5.
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EN RES%MEN
H+a selección de un material (ue tenga las
propiedades necesarias y el potencial para ser
fabricado y convertido, de manera económica y
con seguridad, en un producto >til es un proceso
complicado, (ue involucra el conocimiento de la
relación estrutura