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8/20/2019 Practica1 Ciencia de Los Materiales
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Clasificación de los
Materiales
Primer Practica
Universidad Autónoma de Baja California
Centro de ingeniería y Tecnología Unidad Vallede las Palmas – Campus Tijuana
Gonzalo Ávila Arellano
18/02/2016
8/20/2019 Practica1 Ciencia de Los Materiales
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Antecedentes
Clasificamos los materiales en varios grupos principales: metales, cerámicos, polímeros,
semiconductores y compuestos. El comportamiento de los materiales en cada uno de estos
grupos queda definido por su estructura. La estructura electrónica de un átomo determina la
naturaleza de los enlaces atómicos, la cual ayuda a fijar las propiedades mecánicas y físicas deun material dado.
El arreglo de los átomos en una estructura cristalina o amorfa también influye en el
comportamiento de un material. Las imperfecciones de la organización atómica juegan un papel
vital en nuestra compresión de la deformación, fallas y propiedades mecánicas.
Finalmente el movimiento de los átomos, conocido como difusión, es importante para muchos
tratamientos térmicos y procesos de manufactura, así como para las propiedades físicas y
mecánicas de los materiales.
Tipos de materiales
Los materiales se clasifican en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores
y materiales compuestos. Los materiales de cada uno de estos grupos poseen estructuras y
propiedades distintas.
Metales
Los metales y sus aleaciones, incluyendo el acero, aluminio, magnesio, zinc, hierro fundido,
titanio, cobre y níquel, generalmente tienen como característica generalmente tienen como
característica una buena conductividad eléctrica y térmica, una resistencia relativamente alta.
Una alta rigidez, ductilidad o confortabilidad y resistencia al impacto. Son particularmente útiles
en aplicaciones estructurales o de carga. Aunque en ocasiones se utilizan metales puros, lascombinaciones de metales conocidas como aleaciones proporcionan mejoría en alguna
propiedad particularmente deseable o permiten una mejor combinación de propiedades.
Los cerámicos
Son compuestos que contienen átomos metálicos unidos con productos no metálicos, más
frecuentemente oxígeno, nitrógeno o carbono. Los óxidos de metal entran en la categoría, pero
también lo hacen los cementos y vidrios. El fuerte enlace iónico entre los átomos hace de los
materiales de cerámica excelentes aisladores electrónicos y resistentes a la erosión química.
Las propiedades de la cerámica varían, pero la mayoría son fuertes y duras aunque un poco
frágiles. Hay excepciones. Las cerámicas modernas de alto desempeño utilizadas en lasarmaduras corporales no son frágiles. El ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los
abrasivos tienen baja conductividad eléctrica y térmica, y a menudo son utilizados como
aislantes. Los cerámicos son fuertes y duros, aunque también muy frágiles o quebradizos. Las
nuevas técnicas de procesamiento han conseguido que los cerámicos sean lo suficientemente
resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga, como los
impulsores en motores de turbina.
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Polímeros
Producidos mediante un proceso conocido como polimerización es decir, creando grandes
estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas, los polímeros incluyen el hule, los
plásticos y muchos tipos de adhesivos. Los polímeros tienen baja conductividad eléctrica y
térmica, reducida resistencia y no son adecuados para utilizarse a temperaturas elevadas. Lospolímeros termoplásticos, en los cuales las largas cadenas moleculares no están conectadas
de manera rígida, tienen buena ductilidad y confortabilidad; los polímeros termoestables son
más resistentes, aunque más frágiles porque las cadenas moleculares están fuertemente
enlazadas. Los polímeros se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo dispositivos
electrónicos.
Semiconductores
Aunque el silicio, el germanio y una variedad de compuestos como el GaAs son muy frágiles,
resultan esenciales para aplicaciones electrónicas, de computadoras y de comunicaciones. La
conductividad eléctrica de estos materiales puede controlarse para su uso en dispositivoseléctricos como transistores, diodos y circuitos integrados. La información hoy día se transmite
por luz a través de sistemas de fibras ópticas; los semiconductores, que convierten las señales
eléctricas en luz y viceversa son componentes esenciales de estos sistemas.
Compuestos
Los materiales compuestos se forman a partir de dos o más materiales, produciendo
propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de manera individual. El
concreto, la madera contrachapada y la fibra de vidrio son ejemplos típicos. Con materiales
compuestos podemos producir materiales ligeros, fuertes dúctiles, resistentes a altas
temperaturas, o bien podemos producir herramientas de corte dura y a la vez resistente alimpacto que de otra manera se harían añicos. Los vehículos aéreos y aeroespaciales
modernos dependen de manera importante de materiales compuestos como los polímeros
reforzados de fibra de carbono.
Estructura
La estructura de un material se puede considerar en diferentes niveles la disposición de los
electrones que rodean al núcleo de los átomos individuales afecta el comportamiento eléctrico,
magnético, térmico y óptico. Además, la configuración electrónica influye en la forma en que los
átomos se unen entre sí.
En el siguiente nivel, se toma en consideración la disposición o arreglo de los átomos. Los
metales, semiconductores, muchos cerámicos y algunos polímeros tienen una organización de
átomos muy regular, es decir una estructura cristalina. Otros materiales cerámicos y muchos
polímeros no tienen una organización atómica ordenada. Estos materiales amorfos o vítreos, se
comportan de manera muy distinta a los materiales cristalinos. Por ejemplo, el polietileno vítreo
es transparente, en tanto que el polietileno cristalino es traslucido. Se pueden controlar las
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imperfecciones en la organización atómica a fin de producir cambios profundos en las
propiedades.
En la mayor parte de los metales, de los semiconductores y de los cerámicos se encuentra una
estructura granular. El tamaño y la forma de los granos influyen en el comportamiento del
material. En algunos casos, como en el de los chips de silicio para circuitos integrales o de los
metales para componentes de los motores a chorro, deseamos producir un material que
contenga un solo grano, es decir un solo cristal.
Diagrama de Flujo
SELECCIONARLAS FUENTES.
•primero se identificaron los libros de los cuales se
extrajeron las referencias. Así mismo se descargaron vía
online en formato pdf. para su fácil acceso.
SELECCIONARMATERIALES YDESAROLLAR LAPRACTICA.
•Posteriormente se seleccionaron y
clasificaron los materiales de acuerdo a su
estructura y a su función justificando los
criterios de su clasificación
DISCUTIR LOSRESULTADOS EINFERIRCONCLUSIONES
•Finalmente se discutieron los
resultados y se determinaron los
conocimientos más importantes
durante el desarrollo de la práctica.
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Clasificación de los materiales por su origen y función
Objeto Clasificación porsu origen
Clasificación porsu función
Justificación
Taza para tomarcafé
Cerámicos Estructural Es un objeto compuesto deporcelana vitrificada con arcilla.
El envase de unDesodorante
Polímero Estructural Porque es un material que constade varias cadenas moleculares oredes constituidas de elementos debajo peso
gorra Polímero Las fuertes atraccionesintermoleculares de sus cadenaspoliméricas le confieren lacapacidad de formar hilos con unaalta resistencia
iPhone compuesto Inteligentes Debido a la combinación de susmateriales, Aluminio, vidrio, acero,plástico, acero, semiconductores ycircuitos integrados.
Llaves metálico Estructurales Es una aleación de aceros,endurecidas de manera significativamediante tratamientos
cuchara metálico Estructurales Contiene una rigidez relativamentealta y es resistente al impacto,también contiene acero inoxidable
Automóvil compuesto Tecnología Contiene una mezcla de plásticos,aluminio, hule y aceros etc. Entreotros materiales diversos
mochila polímero Porque está compuesto contecnología de punta en tejidostramados, lamina de polietileno dealta densidad
lápiz compuesto Porque contiene una mezcla dearcilla y grafito
Bolsas paracomida
Polímero Transporte demercancía
Contiene polietileno, fácilmenteconfirmable en delgadas películasflexibles e impermeables
Vidrio paraventana
cerámico Estructural Contiene silicio, oxigeno, sodio ycalcio, ópticamente útil y aislantetérmico.
Tarjeta IntelCore para
computadora
Semiconductor Electrónico Contiene Silicio, GaAs, transistoresy circuitos integrados
tornillo Metálico Estructural Contiene aleaciones de aceroinoxidable, cinc, vanadio y cromo.
Base de unReloj artesanal
metálico Estructural Porque contiene un alto porcentajede hierro
Chip del celular semiconductor Electrónico Contiene silicio y germanio apiladosnavaja metálico Estructural
Bolsas para la polímero Almacenamiento Contiene carbono, hidrogeno,
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basura oxígeno y nitrógenoTaza del baño polímero Estructural Las fuertes atracciones
intermoleculares de sus cadenaspoliméricas le confieren lacapacidad de formar hilos con unaalta resistencia
Puerta Compuesto Estructural Material laminado, compuesto conun adhesivo de capas distintosmateriales
lija Cerámico Estructural Pertenece a la familia de loscerámicos abrasivos
Discusión
De acuerdo a la clasificación de los materiales anteriormente expuestos durante la práctica
existen una amplia variedad de materiales dentro de la clasificación por su origen con respecto
a la clasificación de los materiales por su función, esto es debido a que considero que ciertosmateriales podrían estar ubicados dentro de otra categoría además de la estructural, sin
embargo no encontré alguna otra clasificación que se adecuara a las características
funcionales de dichos objetos. Por otra parte considero que la clasificación de los objetos con
respecto a su origen fue más precisa y más consistente de acuerdo a la información
recolectada en libros de ciencias de materiales y durante los temas expuestos en clase a su
vez me fue más fácil identificar las propiedades y características estructurales de cada objeto
que resaltaban por sí mismo para así poderlo incluir y categorizar en su conjunto adecuado.
Conclusión
La presente práctica demuestra que los materiales pueden ser clasificados con respecto a doscategorías ya sea por su origen o por su función. Clasificar a los materiales ha desarrollado
buenos resultados en el aprendizaje de la unidad, así como también para identificar las
características y propiedades específicas de los diversos materiales, conjuntos y subconjuntos
de estos mismos que presentan similitudes en su estructura o en su función, de tal manera que
al clasificarlos, facilita el estudio de los mismos elementos que conforman estos grupos así
como la identificación de los mismos objetos, las semejanzas, las diferencias y los usos
adecuados de los materiales para aplicaciones específicas, para innovaciones y manipulación
de estos mismos que ayuden a generar un mayor rendimiento en las áreas de aplicación
requeridas.
Fuentes bibliográficas
Ciencia de Materiales Aplicaciones en Ingeniería de James Newell Primera Edición
Ciencia e Ingeniería de los Materiales de Donald R.Askeland tercera Edición
Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales de William F. Smith 4ta Edición.