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 

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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.