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Materiales Metlicos: Son sustancias inorgnicas que estn compuestas de uno o ms elementos metlicos (hierro, cobre, nquel, titanio y aluminio), pudiendo contener tambin algunos elementos no metlicos (carbono, nitrgeno y oxgeno). Los metales se dividen en dos clases: metales frreos: son aquellos que contienen un alto porcentaje de hierro. Los metales no frreos: son aquellos que carecen de hierro o slo contienen cantidades relativamente pequeas. Entre los metales no frreos tenemos: Aluminio (Al), cobre (Cu), cinc (Zn), titanio (Ti), nquel (Ni).

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIEMENTALFRANCISCO DE MIRANDAREA DE TECNOLOGADEPARTAMENTOMECNICA Y TECNOLOGA DE LA PRODUCCINMATERIA CS. DE LOS MATERIALES

Ciencias de los Materiales: Se dedica principalmente al estudio de los materiales, su estructura interna, propiedades y procesado de los mismos.

Materiales: Es una sustancia, elemento o compuesto qumico que posee alguna propiedad til. Estas pueden ser mecnicas, elctricas, pticas, trmicas o magnticas.

Clasificacin de los materiales: Los materiales ms comunes usados en la ingeniera estn divididos de la siguiente forma: materiales metlicos, materiales polimricos (plsticos), materiales cermicos, materiales compuestos, materiales semiconductores (electrnicos).LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACIN

Caractersticas:Buena conductividad trmica y elctrica.Resistencia mecnica, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto (tenacidad).

Materiales Cermicos: son materiales inorgnicos no metlicos, constituidos por elementos metlicos y no metlicos.Caractersticas: Son duros y frgiles.Baja tenacidad y ductilidad.Se comportan como buenos aislantes elctricos y trmicos debido a la ausencia de electrones conductores.Normalmente poseen temperatura de fusin relativamente alta.

Los materiales cermicos utilizados en ingeniera se dividen en dos grupos:

Materiales cermicos tradicionales: son compuestos bsicos tales como arcilla, slice (Pedernal) SiO2 y feldespato. Materiales fabricados: tejas, ladrillos, porcelana, etc.

Materiales cermicos de uso especfico en ingeniera: estn constituidos tpicamente por compuestos puros o casi puros. Entre ellos tenemos: Al2O3 Oxido de aluminio o Almina, SiC Carburo de silicio, Si3N4 Nitruro de silicio, ZrO2 Circona.

Materiales Polmeros: a menudo son llamados plsticos, se elaboran mediante un proceso conocido como Polimerizacin, proceso mediante el cual se unen molculas orgnicas formando molculas gigantes, es decir polmeros.

Caractersticas:Baja resistenciaBaja temperatura de fusin.Pobre conductividad elctrica.Son relativamente econmicos.

Materiales Compuestos: Se obtienen al unir dos materiales para conseguir una combinacin de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales tales como: rigidez, resistencia, peso, rendimiento a altas temperaturas, resistencia, a la corrosin, dureza o conductividad. Ejemplo: el concreto es grava ms cemento, la fibra de vidrio contiene fibra de vidrio incrustada en un polmero, la madera contraenchapada, la fibra de carbono.

Materiales semiconductores: Este tipo de material no es buen conductor ni buen aislante elctrico, es decir, su capacidad para conducir electricidad es intermedia. La conductividad elctrica de estos materiales puede ser controlada para su uso en dispositivos elctricos como: transistores, computadoras, calculadoras, microprocesador, etc. Los materiales utilizados comnmente son el silicio y el germanio.

germanio.

Propiedades de los materiales: son aquellas propiedades que describen caractersticas o comportamientos elctrico, trmico, qumico y mecnico.Propiedades trmicas: son las propiedades que demuestra un material cuando es sometido a la accin del calor y entre ellas tenemos: la expansin trmica, la conductividad trmica y el calor especfico.Expansin trmica: Aumento de tamao que ocurre en un material cuando ste es calentado. Los metales y las cermicas con alto punto de fusin tienen una expansin trmica baja, mientras que los metales con bajo punto de fusin y los polmeros tienen una expansin trmica alta.Conductividad trmica: Medida de la velocidad a la cual se transfiere calor a travs de n material. Es mayor en metales que en cermicos o polmeros. La conductividad trmica est determinada por la cantidad de calor que fluye a travs de un cuerpo de una zona ms caliente a la ms caliente.

Donde Q= conductividad trmica, = coeficiente de conductividad trmica en KCal/mt*hr*C, At= rea transversal en mt2, T= tiempo en hr, t= diferencia de temperatura en C.

Calor Especfico: Es la energa requerida para elevar en un grado la temperatura de un gramo de material. Ejemplo: calor especfico de un metal Cu 0, 092 cal/g*K, para un cermico Al2O3 0,20 cal/g* K.

Propiedades Elctricas: Son las que demuestra un material cuando es sometido a un campo elctrico, entre ellas tenemos: conductividad elctrica, la resistividad elctrica y la superconductividad.

Conductividad Elctrica: es la facilidad con que un cuerpo deja pasar la corriente a travs de su masa. Tambin definirse como la capacidad que tiene un conductor para transportar carga elctrica (corriente). Es mayor en metales que en cermicos o polmeros (con excepcin de algunos casos).

Resistividad Elctrica: Es la magnitud caracterstica que mide la capacidad de un material para oponerse al flujo de una corriente elctrica. Tambin recibe el nombre de resistencia especfica. Esta propiedad es constante para un material y una temperatura dad. La unidades tpicas de la resistividad se expresan en -cm -cm.

= Resistividad elctrica, R= resistencia, A= rea transversal, L= longitudSegn la ley Ohm: ; donde V= Voltaje, I= Intensidad ; donde C = Conductividad

Superconductividad: Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo de corriente a travs de l, sin oponer resistencia; ocurre a temperaturas muy bajas.Ej.: tungsteno, estao, aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 C).

Propiedades Qumicas: se refiere al comportamiento de un material con otro, existiendo algunos materiales que reaccionan fcilmente con otros, mientras que otros materiales no reaccionan entre s en condiciones ordinarias. Ejemplo: El aluminio reacciona con el oxgeno para formar xido de aluminio.4Al + 3O2-->Al2O3, mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio.

Propiedades Mecnicas: son las exhibe un material cuando es sometido a la accin de una carga; muchas propiedades mecnicas pueden obtenerse a travs de una prueba de tensin. Ensayo de tensin: es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o gradualmente aplicada. El ensayo de tensin describe la resistencia de un material a un esfuerzo lentamente aplicado hasta su fractura, luego se grafica la curva esfuerzo-deformacin.

Deformacin: cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo de tensin.

Lmite de Proporcionalidad: es el esfuerzo ms alto para el cual la relacin esfuerzo-deformacin es lineal. Punto A de la curva.

Lmite Elstico: es el esfuerzo ms alto que se le puede aplicar al material sin que este sea deformado permanentemente cuando se remueve la carga. Punto B de la curva.

Resistencia a la Fluencia: es el esfuerzo al cual se produce una deformacin plstica pequea y especfica. Por lo general del 0,2%. Punto C de la curva.

Resistencia ltima de Tensin: esfuerzo mximo alcanzado en la prueba. Punto D de la curva.

Resistencia a la Fractura: es el esfuerzo al cual se produce la fractura de la probeta. Punto E de la curva. Ensayo de tensin: es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o gradualmente aplicada. El ensayo de tensin describe la resistencia de un material a un esfuerzo lentamente aplicado hasta su fractura, luego se grafica la curva esfuerzo-deformacin.

Esfuerzo: Es la carga aplicada dividida entre el rea de la seccin transversal original del material.

Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presin, las ms utilizadas son; Mpa, Psi, Kpsi, Kg/mm2, Kg/cm2.

Elongacin: incremento porcentual en la longitud de una probeta durante el ensayo de tensin.

Fragilidad: propiedad que expresa la falta de plasticidad y por lo tanto la tenacidad.

Plasticidad: Capacidad que tiene un material de permanecer permanentemente deformado y se clasifica de la siguiente manera;Maleabilidad: facilidad de deformarse en lminasDuctilidad: capacidad de un material para ser estirado o encogido sin producir ruptura.

Dureza: resistencia que opone un material a ser penetrado por otro.

Tenacidad: medida de la cantidad de energa que un material puede absorber antes de la fractura.

Mdulo de elasticidad o Mdulo de Young: es una medida de la rigidez del material. Es la relacin entre el esfuerzo y la deformacin en la porcin elstica de la curva.

Estriccin: Disminucin total porcentual del rea de la seccin transversal de una probeta durante el ensayo de tensin.