Material Mar mol
Caucho Hule natural
Piedra de arena
Acero al carbono
Compuesto de fibra de vidrio GRFP
Cobre
Resistencia a la tracción
8 27 80 700/430 180 200
Tenacidad a la fractura
8.5 0.19 30/3 0.4/140 0.62/20-60
3.5/100-350
Material Poliestireno
Vridrio sodico-calcico
Resina fenolica
Aleaciones magnesio
Peek
Resistencia a tracción
45 33/50-70 46 300 85
Tenacidad a la fractura
0.28/4 55/.7-.8 3.7 15 1
Niveles de Estructura
Relación general entre el nivel de estructura y las propiedades ingenieriles
Subatómica
Molecular
Micro
Macro
Nucleares
Electricas, Magnéticas y Ópticas
Químicas
Térmicas
Atómica
Mecánicas
Clasificación y características de los materiales
Clase de material
Enlace
Propiedades y comportamientos
generales
Covalente y Van der Waals
Metálico
Resistencia mecánica
Ductilidad
Conductividad eléctrica y
térmica
Aislante eléctrico
Resistencia a la corrosión y al ataque químico
Textura lisa
Resistencia a la penetración y a la compresión
Fragilidad
Aislante eléctrico y
térmico
Alto punto de fusión
Estabilidad química y térmica
Metálicos Cerámicos Polímeros
Iónico y covalente
“comportamientos inusuales”
Algunos: fragilidad, superplasticidad,
semiconductividad magnetismo,
superconductividad
Algunos: tenacidad, superplásticidad,
conductividad térmica,
semiconductividad y superconductividad
Algunos: conductividad
eléctrica
Propiedades Sensibles e Insensibles a
la microestructura(metales)
Sensibles No sensibles
Límite elástico( tensión de fluencia)
Resistencia a la tracción
Ductilidad
Tenacidad a la fractura
Fluencia
Resistencia a la fatiga
Densidad
Módulo elástico
Expansión Térmica
Calor específico
Tensión y deformación
𝞂 = 𝐹 /𝐴 Tensión = Fuerza /área ( tensil, compresión) ζ = F /A Tensión de corte
𝜺 = 𝑑𝑙
𝑙 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 Deformación tensil
ϒ = w / l = tan θ ≈ θ Deformación de corte
Ley de Hooke (elasticidad)
𝞂 =E 𝜺 La constante E es el Módulo de Young ζ = G ϒ La constante G es módulo de corte
ν = -𝜺 2/ 𝜺3 relación negativa entre deformación lateral y axial Módulo de Poisson K , describe respuesta a presión hidrostática
Módulo Elástico Mide el comportamiento de rigidez. Mayor módulo…..mayor rigidez (menos elasticidad) La explicación de esa variación mediante dos características de estructura: Unión entre átomos } Empaquetamiento atómico
Uniones entre átomos Primarias: Iónica - Covalente - metálica Secundarias Van der walls uniones de hidrógeno
Tipo de material Elemento 1 Elemento 2 Diferencia de
electronegatividades
% de carácter
iónico
Cerámico
C Si 0.65 10.5
Si N 1.14 26
Si O 1.54 43
Al O 1.83 55
Mg O 2.13 67
Metálico
(solución sólida)
Cu Ni 0.01 0.5
Sb Bi 0.03 2
Cu Au 0.64 10.5
V W 0.73 13
Ta W 0.86 17
Polímero
C H 0.35 3
C N 0.49 6
C Si 0.65 10.5
C O 0.89 19
C F 1.43 39
% de carácter iónico en enlaces diatómicos
Problema: Se tiene la siguiente ecuación: E = A k T m/Ω Donde E = Modulo de Young A = constante, K = constante de Boltzmann Tm = punto de fusión Ω = volumen atómico a) Comente la validez de la ecuación( relación de E con las variables) b) Calcule y tabule el valor de la constante A para cada metal de la tabla siguiente c) Encuentre el valor promedio de A d)Utilice la ecuación y el valor promedio de A para encontrar la E del diamante y el hielo y compare con los valores tabulados
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