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Lección 1. Introducción a los materiales
Materiales-G704/G742
Jesús Setién MarquínezJose Antonio Casado del Prado
Soraya Diego CaviaCarlos Thomas García
Departamento de Ciencia e Ingeniería del Terreno y de los Materiales
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Materiales II: Cerámicas, Polímeros y Materiales Compuestos Ciencia y Tecnología de los Polímeros
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1.1 MATERIALES E INGENIERÍA Material: sustancia constituyente de componentes y estructuras.
Madera Ladrillo
Vidrio Hormigón Acero
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Caucho Cobre
Aluminio Plástico Papel
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Su uso ha sufrido un proceso evolutivo: - Selección. - Diseño (producción y procesado).
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Búsqueda de nuevos materiales:
EL INGENIERO DEBE CONOCER SU ESTRUCTURA INTERNA Y PROPIEDADES
Ingenieros mecánicos: resistencia a alta temperatura
Ingenieros eléctricos: mayor velocidad de operación
Ingenieros aeronáuticos: mejora relación resistencia-peso
Ingenieros químicos: mayor resistencia a la corrosión
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• Ciencia de Materiales: Conocimientos básicos sobre estructura, propiedades y procesado.
• Ingeniería de Materiales: Vertiente práctica o aplicada de los conocimientos científicos.
• Tecnología de Materiales: Arte de producir, procesar y conformar.
Ciencia Ciencia e Ingeniería
Ingeniería
Conocimiento Básico
Resultante del conocimiento de la estructura, propiedades,
procesado y comportamiento
Conocimiento Aplicado
1.2 CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES
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A. Tipos de materiales:
1.3 TIPOS Y PROPIEDADES
Metales Cerámicos y vidrios Polímeros
Compuestos Electrónicos
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B. Propiedades de los materiales:
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Fuente:
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C. Ejemplo: diseño de un destornillador con mango de plástico:
Vástago
Módulo de elasticidad
Límite elástico
Dureza
Tenacidad a fractura
ACERO
Mango
Facilidad de fabricación
Densidad
Estética
Precio
PMMA
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C. Materiales Industriales:
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• El precio y la disponibilidad son factores importantes y, en ocasiones, determinantes para seleccionar materiales en casos concretos de aplicación.
• Precio:
€ / ton
60 – 600
600 – 6.000
6.000 – 60.000
60.000 – 12.000.000
> 120.000.000
Fuente:
1.4 PRECIO Y DISPONIBILIDAD
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Sujetos a la ley de la oferta y la demanda:
Fuente:
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Disponibilidad
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A. La estructura de un material puede considerarse a distintos niveles: • Atómico (eléctrico, magnético, térmico, óptico).
• Microscópico.
Cristalina (difracción de rayos-X) Granular o micrográfica (MO y MEB)
• Macroscópico (simple vista).
1.5 RELACIÓN ENTRE ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y PROCESADO
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Procesos de fabricación:
- Moldeo.
- Soldadura, atornillado, roblonado.
- Forjado, trefilado, extrusión, laminado...
- Sinterizado.
- Mecanizado.
B. Relación ternaria entre estructura interna del material, procesado y propiedades finales.
C. Cuando el ingeniero cambia uno de los tres aspectos, cualquiera de los otros también se verá alterado.
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• Esfuerzo: Estático, dinámico...
• Temperatura: Resistencia.
• Medio ambiente: Oxidación, corrosión...
• Radiación ultravioleta: Polímeros.
• Radiación neutrónica: Aceros de vasijas.
1.6 EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL COMPORTAMIENTO
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1.7 TENDENCIAS FUTURAS EN EL USO DE LOS MATERIALES
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DISEÑO EFICIENTE SUSTITUCIÓN RECICLADO
En el futuro habrá que enfrentarse a la escasez de materiales de ingeniería.
Fuente: