Propiedades y estructura I

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

Material Carburo de boro

Oro

Resistencia a la tracción

440/330

160/220

Tenacidad a la fractura

3 60

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

Metales No metales Semimetales

Elementos formadores de cerámicos

Elementos formadores de polímeros

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

Iónica: Covalente Atracción electrostática Compartir electrones

UNION METÁLICA

Uniones Secundarias Van der Walls: atracciones dipolares entre átomos sin carga

Unión de hidrógeno ( puentes de hidrógeno)

EMPAQUETAMIENTO

Cristales cerámicos( iónicos y covalentes) y metales Cadenas ( polímeros)

Empaquetamiento: 74%

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