ciencia de los materiales clase 1 -2015
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UNIDAD 1INTRODUCCION A LA
CIENCIA DE LOSMATERIALES
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OBJETIVOS Explicar la importancia y aplicaciones generales de los materiales
en la sociedad actual
Describir el objeto de la Ciencia e Ingeniera de materiales
Conocer dierentes criterios para la clasiicaci!n de losmateriales"
Enunciar las caractersticas distinti#as de cada grupo de
materiales$ as como algunas aplicaciones"
Describir el objeto de la Ciencia e Ingeniera de materiales
Explicar la relaci!n existente en el trinomio estructura%
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u es un material
Sustancia de las que cualquier
cosa est compuesta o hecha
Todo a&uello &ue el ser 'umano
necesita para construircosas
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Importancia de los materialesen la industria actual
dise(oselecci!n de materia primamanuacturadesec'os
Insumos/Mat
eria prima
Transformaci
n
!roducto
terminado
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Cmo elegir unmaterial?
a" #a$a resisti%idad& conductor alta resisti%idad& aislante
'" !ropiedades diel(ctricas& permitir paso de radiacioneselectroma)n(ticas o re*e$arlas
a" Alta temperatura de ser%icio 'a$a temperatura deser%icio
'" Alto coe+ciente e,pansin t(rmica 'a$o coe+cientee,pansin
c" Alta conducti%idad t(rmica 'a$a conducti%idadt(rmica
Mu-denso
!ocotena.
Como de'eser PROPIEDAD
ES
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)a selecci!n de un material para un uso particular es un procesomuy complejo" Sin embargo$ la selecci!n puede simpliicarse sise conocen los siguientes aspectos*Manufactura Requerimien
tosfuncionales
Consieracin e costos
Par!metrose o"eracin
!lasticidad Resistencia Materia prima !resin
Malea'ilidad Dure.a !rocesamiento Temperatura
Ductilidad Ri)ide. Almacenamiento
Tipo dematerial
Mauina'ilidad Tenacidad Mano de o'ra Corrosin
!ropiedadespara fundicin
Conducti%idadt(rmica
Tratamientosespeciales
Tipo deam'iente
Solda'ilidad 0ati)a Disponi'ilidad Des)aste
Aca'ado Creep o Impuestos - Efectos
Cmo elegir unmaterial?
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PRTESIS: EVOLUCIN
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PRTESIS: REQUISITOS
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PROPIEDADES
GENERALES
ME#A$ICOS
PO$IMEROS
E$EC#R%&ICOS
COMP'ES#OS
CERAMICOS
C$ASI(ICACIO& DE MA#ERIA$ES
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C$ASI(ICACIO& DE MA#ERIA$ES)('&CIO&A$
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Ejemplo de tipos de materiales de ingeniera con lo&ue est+n 'ec'as algunas cosas"
Metales -aleaciones
Cer2micas- %idrios
!ol3meros
Materialescompuestos
!ol3merosrefor.ados
Cementosrefor.adoscon +'ras
cermets
Neum2ticoscon cordonesde acero
C0R
!
40R
!0i'ra de%idrio
0i'ra de car'ono
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MATERIALES METALICOS
Sustancias inorg+nicas ormadas por uno o m+selementos met+licos ,ueden contener elementos no met+licos* C$ -$ O .tomos dispuestos de manera ordenada Buenos conductores t/rmicos y el/ctricos 0elati#amente alta resistencia mec+nica D1ctiles a temperatura ambiente* capacidad de
deormaci!n Ejemplos* aluminio$ cobre$ 'ierro$ n&uel$ titanio
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imanes0renos dedisco
pa%imentos
capacitores
%idrio
s
CERAMICOS
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CERAMICOS
2ateriales inorg+nicos ormados por elementosmet+licos y no met+licos unidos &umicamente ,ueden ser cristalinos$ amoros o me3clas Ex'iben alta dure3a 4islantes el/ctricos y t/rmicos 0esistencia a altas temperaturas 0esistencia a la 'umedad
Bajo coste pero su procesado es lento y caro Ejemplos* al1mina 54l6O78 $ slice 5SiO68$ #idrio$
cemento
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POLIMEROS(poli muchos! mero unidades"
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POLIMEROS( poli muchos! mero unidades"
2ateriales org+nicos no cristalinos$ basados enC$ 9 y elementos no met+licos
,oseen densidades bajas y extraordinaria
lexibilidad 0esistencia y ductilidad #ariable 2alos conductores de la electricidad
4lgunos son buenos aislantes el/ctricos Ejemplos* polietileno$ poliestireno$ cauc'o$nylon$ telon$ ep!xicos:"
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!oli(ster - +'ra de%idrio
concreto
0i'ra de car'ono madera
COMP#ESTOS
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COMP#ESTOS Son me3clas de dos o mas materiales*
material de reuer3o y matri3 Combinan las mejores caractersticas de cada
componente
)os componentes pueden ser sicamenteidentiicados ,ropiedades #ariables ,ueden clasiicarse en tres categoras* con
partculas$ con ibras y laminares Ejemplos* ibra de #idrio 5;
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Circuitos inte)rados
)rafeno
SEMICO$%#CTORES(ELECTRO$ICOS"
Cip5 LED - transistor
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SEMICO$%#CTORES (ELECTRO$ICOS"
Compuestos de sustancias
inorg+nicas en base alsilicio puro modiicado yel germanio
Tienen propiedadesel/ctricas intermedias
entre conductores yaislantes*semiconducti#idad
,osibilitan abricaci!n de circuitos integrados Sus aplicaciones* circuitos integrados utili3ados en
relojes digitales$ sat/lites de comunicaci!n$ordenadores$ robots$ etc
Son extremadamente sensibles a la presencia de
diminutas concentraciones de impure3as
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CIE$CIA E I$&E$IERIA%E LOS MATERIALES
Conocimiento*!sico e laestructurainterna+ las
"ro"ieaes, la
ela*oracine materiales
Conocimiento a"licao e
los
materiales+"ara sercon-ertios
en "rouctos
Ciencia elos
materiales
Ingenier.ae los
materiales
Conocimientoresultante e la
estructura+"ro"ieaes+
ela*oracin ,com"ortamientoe los materiales
e ingenier.a/
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24TE0I4)Sustancia de las &uecual&uier cosa est+compuesta o 'ec'a"
,0O,IED4DESCaractersticas &ue 'acen&ue el material secomporte de maneradeterminada ante unestmulo externo"
SELECCIO$
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Alternati%as para seleccionar
un material para fa'ricar rinespara %e3culo li%iano6
#etraero e la Ciencia e Ingenier a e
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#etraero e la Ciencia e Ingenier a eMateriales
esem"e0ocosto
Estructura
com"osicin
Procesamiento
propiedades
Costos defa'ricacin
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Cristalina o atmica& modelo re)ular
tridimensional de 2tomos5 iones omol(culas en el espacio6
Electrnica& distri'ucin de los electronesen los distintos ni%eles ener)(ticos
Microestructura) estructura del material
a una escala de lon)itud de 718 a 1888nm6 Inclu-e caracter3sticas como tama9opromedio5 distri'ucin5 orientacin de)ranos - las relacionadas con defectos enmateriales
Macroestructura& estructura de unmaterial a ni%el macroscpico6 Su escala delon)itud es :188 nm6 !ropiedadescaracter3sticas inclu-en porosidad5recu'rimientos de super+cie - micro)rietas6
ES#R'C#'RA& descripcin del arre)lo de los2tomos o iones en un material6
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PROPIEDADES) de+nen el comportamiento delmaterial ante las condiciones de solicitacin
propiedad metales
cer2micos
%idrios pol3meros
cementos
Resistencia a latensin
E M 1 M 1
Resistencia a la
compresin
M A 1 A A
Dure.a A2M A M 1 MTenacidad A A 1 A 1!lasticidad A 1 & A &
Densidad A2M M21 M21 M21 M21Conducti%idad t(rmica A 1 1 & 1Conducti%idadel(ctrica
A M21 & & &
!ropiedades
ma)n(ticasE E & & &E = excelente 4 = alta 2 = medio B = baja - = nula
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PROCESAMIEO& produce la forma deseadade un componente a partir de un material inicial6