CAPITULO 8: COMPORTAMIENTO MECANICOMAESTRIA EN CIENCIAS DE LOS MATERIALES CERAMICOSI. I. ERICK URIEL MORALES CRUZ

INTRODUCCION

• Las propiedades mecánicas de un material determinan las limitaciones para aplicaciones donde el material será sometido a algún esfuerzo o carga.

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ELASTICIDAD • Cuando una carga es aplicada sobre un material, ocurre una deformación debido a el

cambio ocurrido en el espaciamiento atómico del mismo. La carga es definida en términos de esfuerzo (o presión ejercida sobre un área determinada) generalmente en MPa o psi.

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ELASTICIDAD EN CERÁMICOS• A temperatura ambiente e intermedias para

una carga (por poco tiempo) la mayoría de los cerámicos se comporta elásticamente sin deformación plástica hasta la fractura. Esto es conocido como fractura frágil.

• Por otro lado los metales también se comportan elásticamente hasta cierto esfuerzo. Pero mas allá de una fractura frágil como los cerámicos. La mayoría de los metales se deforman de una manera dúctil a medida que el esfuerzo es incrementado.

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CURVAS TÍPICAS

No todos los materiales cerámicos se comportan de manera frágil y no todos los metales se comportan de una manera dúctil.

Incluso a temperatura ambiente cerámicos como LiF, NaCl y MgO pueden someterse a deformación plástica. Especialmente cuando son sometidos a cargas. Estos cerámicos tienen la estructura de la sal. ( la cual tiene sistema cubico el cual tiene disponibles distintos sistemas de deslizamiento para deformación plástica o dislocaciones)

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MODULO DE ELASTICIDAD

La magnitud de el modulo de elasticidad es determinada por la fuerza entre los enlaces atómicos de el material. Entre mas fuerte sea el arreglo atómico del material, mayor esfuerzo se necesitara para incrementar el espaciamiento atómico.

Ya que la mayoría de cerámicos son policristalinos y están hechos de muchos cristales en una orientación al azar, el modulo de elasticidad empleado es el promedio de el mismo de varias direcciones cristalográficas.

Algunos materiales de ingeniería están hechos de mas de una composición o fase y tienen un modulo elástico intermedio entre el de ambas fases separadas. Por ejemplo el vidrio, mica, orgánicos reforzados con carbón.

fuerza

deformación

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VALORES PARA DISTINTOS MATERIALES

Existen dos técnicas diferentes para medir el modulo elástico. La primera es midiendo la elongación que presenta el material graficando y estableciendo los puntos dentro de la curva.

El otro método es por medio de la siguiente ecuación.

Donde:

C=constante (dependiendo del material).M=masa del espécimen.f=frecuencia del modulo de vibración.

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EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL

MODULO DE ELASTICIDAD

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Para la mayoría de los materiales conforme la temperatura se incrementa el modulo de elasticidad disminuye.

Estos datos son obtenidos a partir de la ecuación de la diapositiva anterior.

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RADIO DE POISSON

• Cuando una carga de tensión es aplicada sobre un material, la longitud de la muestra se incrementa significativamente y el grosor decrece también.

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ESFUERZO TEÓRICA Y ESFUERZO REAL

• El termino dureza es empleado para hablar de distintos tipos de la misma como lo son: fuerza cortante, fuerza de tensión, fuerza de compresión, fuerza flexora, máxima fuerza, fuerza de fractura y fuerza teórica. Entre otras.

• La fuerza teórica puede ser definida como el esfuerzo de tensión requerido para romper los enlaces atómicos de una estructura determinada y reacomodarlos.

“The theoretical strength is many times greater than the experimental strength”

New Science of Strong Materials - J E Gordon

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