FUNDAMENTOS DE MATERIALES

TIPOS PRINCIPALES DE MATERIALES EN TECNOLOGIA

La ciencia de los materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:

• Metales

• Cerámicos

• Polímeros

• Materiales compuestos

METALES

• El concepto se refiere a elementos puros así como aleaciones con características metálicas.

• Los metales comprenden la mayor parte de la tabla periódica.

• En comparación a los no metales tienen baja electronegatividad y baja energía de ionización.

Los metales poseen ciertas propiedades físicas características:

• Son sólidos a condiciones ambientales normales (a excepción del mercurio y del galio).

• Son de color grisáceo (a excepción del oro y del cobre).

• Suelen ser opacos o de brillo metálico• Tiene alta densidad, son dúctiles y maleables.• Tiene un punto de fusión alto, son duros y son

buenos conductores (calor y electricidad).

Estas propiedades se deben al hecho que los electrones exteriores están ligados solo ligeramente a los átomos, este se conoce como enlace metálico.

Los metales pueden formar aleaciones entre si y se clasifican en :

• Ultraligeros: densidad inferior a 2. Los mas comunes el magnesio y el berilio.

• Ligeros: densidad inferior a 4,5. Los mas comunes de este tipo son el aluminio y el titanio.

• Pesados: densidad superior a 4,5. Son la mayoría de los metales.

Todas las densidades dadas en gramos por centímetro cúbico.

CERAMICOS• En su sentido estricto se refiere a

la arcilla en todas sus formas.• En la actualidad se refiere a todos

los materiales inorgánicos no metálicos.

• Desde los años de 1950 en adelante, los materiales mas importantes fueron las arcillas, cemento, vidrio.

• Son materiales duros, porosos y frágiles.

• Su estudio es una gran extensión de métodos para la potencialización de estos y ofrecer nuevos usos no tradicionales.

POLIMEROS

• Son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por moléculas mas pequeñas llamadas monomeros.

Polimerización y estructura

• La reacción por la cual se sintetiza un polímetro se denomina polimerización.

• Según el mecanismo esta se clasifica en polimerización por pasos o como polimerización en cadena.

• En los casos anteriores el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura, el tiempo de reacción y teniendo tamaños y pesos moleculares distintos por lo que se habla de un peso promedio para el polímetro

MATERIAL COMPUESTO

Reciben el nombre de materiales compuestos los que cumplen con las siguientes propiedades:

• Están formados de 2 o mas componentes distinguibles y separables mecánicamente.

• Presentan varias fases químicamente distintas.

• Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).

Dichos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen propiedades de los cerámicos, metales, polímeros.

Las aplicaciones practicas son reducidas, son costosos y presentan dificultad de fabricación o incompatibilidad entre materiales.

La mayoría son artificiales pero algunos como la madera y el hueso aparecen en la naturaleza.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y LA TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

Como parte del trabajo la selección de los materiales se realiza en base a las propiedades que tiene importancia para la aplicación requerida.

Estas propiedades pueden ser mecánicas, químicas, eléctricas y magnéticas.

Algunas propiedades dentro del contexto de aplicaciones en ingeniería son:

Propiedades mecánicas

• Muchas veces se deben diseñar estructuras, las cuales deben ser sometidas a fuerzas que se prevén no deben causar que las partes fallen. Los materiales deben soportar también los efectos corrosivos del ambiente, todos estos aspectos implican la elección de un material que tenga resistencia, rigidez, tenacidad y ductilidad necesaria para cumplir los requisitos de la aplicación estructural.

Propiedades eléctricas

• La conductividad es quizá la propiedad eléctrica mas importante de un material. Es esencialmente una medida estandarizada de la cantidad de carga que pasa por la unidad de tiempo, en respuesta al campo eléctrico aplicado.

• Al haber diversidad de materiales se desprende una diversidad de propiedades eléctricas, la conductividad de un material se puede alterar con impurezas. En los metales, las impurezas disminuyen su conductividad. Así cuando se utilizan metales para conducir electricidad, se suelen aplicar en forma tan pura como sea posible, para reducir la resistencia eléctrica.

Efectos sobre el ambiente

• El ambiente en el que se utilizan los materiales es un factor que siempre se debe tomar en cuenta, porque puede tener un gran efecto sobre las propiedades del material la forma en que se hacen variar.

Conocimiento integrado de los materiales

• Para lograr un conocimiento integral de los materiales, es decir, entender la relación entre estructura, propiedades y relaciones de procesamiento. Se desarrolla el estudio de la microestructura de los materiales, explicando las variables importantes de procesamiento.

• Posteriormente las propiedades ingenieriles además de requisitos económicos de procesamiento y ambientales, que se toman en cuenta.