INTRODUCCIÓN
CIENCIA DE LOS MATERIALES
Msc. Fabio Bermejo Altamar
MATERIALES Y PROCESOSMATERIALES
Naturales,Metales, polímeros, cerámicos y
compuestos
PROCESOS
Fundición, mecanizado, unión, deformación.
FORMA
Lámina, perfil, prismática, 3-D compleja
INTRODUCCION A LOS MATERIALES Y PROCESOS
FORMA.
MATERIALES.
PROCESOS.
MineralesCarbón, Arena
Madera, PetróleoPlantas, Rocas
3
Extraer, refinar,procesar 4
MetalesQuímicos
PapelCemento
Fibras5
Materia PrimaMateriales básicos
Síntesis y Proceso 6
AleacionesCerámicos
MonocristalesCompuestos
Plásticos7
Materiales de ingeniería
Ciclo de vida de los materiales
Manufactura8
Productos9
DesempeñoServicioUso 10
Desperdicios11
Reciclaje12
Descomposición13
La Tierra 1
Minerales
PetróleoMadera
Minería: Extracción-Molienda 2
Industrias manufactureras : son empresas que producen o abastecen bienes y servicios, pueden clasificarse como primarias, secundarias y terciarias.
Bienes: de consumo y de capital.
CLASIFICACION BASICA DE LOS MATERIALES
*Con base a uno o más criterios
METALES
MATERIALES
MATERIALES COMPUESTOS
CERAMICOS
ELECTRONICOS
POLIMEROS
REINO FAMILIA CLASES MIEMBROS ATRIBUTOS
CERAMICOS
Aleaciones FeAleaciones Cu
100020003000
DensidadProp. Mecánicas
ESTRUCTURA JERARQUICA PARA LA CLASIFICACIONDE LOS MATERIALES DE INGENIERIA
MATERIALES
CERAMICOSPOLIMEROSMETALESNATURALESESPUMASCOMPUESTOSELECTRONICOS
Aleaciones CuAleaciones NiAleaciones AlAleaciones ZnAleaciones PbSuperaleaciones
300040005000600070008000
Prop. MecánicasProp. EléctricasProp. ÓpticasProp. TérmicasProp. DeteriorativasInformac. De soporteEspecíficoGeneral
LOS CINCO GRUPOS DE MATERIALES
• MATERIALES METALICOS :
• Están conformados por enlaces metálicos.• Tienen una estructura cristalina.• Se clasifican en ferrosos y No ferrosos.• Generalmente tienen como característica una • Generalmente tienen como característica una
buena conductividad eléctrica y térmica.
LOS CINCO GRUPOS DE MATERIALES• MATERIALES POLIMERICOS• Son moléculas de cadena larga formadas por
muchos monómeros unidos entre si. • Están conformados por enlaces covalentes.• Poseen una estructura amorfa.• Se clasifican en: termoplásticos, termoestables y • Se clasifican en: termoplásticos, termoestables y
elastómeros.• Son buenos aislantes térmicos y eléctricos.
LOS CINCO GRUPOS DE MATERIALES
• MATERIALES CERAMICOS:
• Son compuestos químicos o soluciones complejas que contienen elementos metálicos y no metálicos.
• Casi siempre son más estables químicamente que los metales.
• Poseen enlaces iónicos y covalentes. • Poseen enlaces iónicos y covalentes. • Tienen una dureza muy alta pero poca tenacidad. • La mayoría son buenos aislantes térmicos y
eléctricos.
LOS CINCO GRUPOS DE MATERIALES
• MATERIALES COMPUESTOS• Son combinaciones de materiales individuales,
como plásticos con metales, cerámicos con metales, cerámicos con polímeros.
• Ejemplo: plástico reforzado con fibra de vidrio.• Ejemplo: plástico reforzado con fibra de vidrio.• Son de muchos tipos pero predominan los
fibrosos y los particulados.
LOS CINCO GRUPOS DE MATERIALES
• MATERIALES ELECTRONICOS:• Son importantes en el desarrollo de equipos
electrónicos por su avanzada tecnología.• El silicio, el germanio y el estaño son ejemplos de
materiales electrónicos, estos no son ni buenos conductores eléctricos ni buenos aislantes eléctricos.
• Los chips de silicio han impulsado la microelectrónica • Los chips de silicio han impulsado la microelectrónica y esta a su vez el desarrollo computacional.
AEROESPACIAL BIOMEDICOS
MAGNETICOSELECTRONICOS
CLASIFICACION FUNCIONAL
NANOMATERIALES
INTELIGENTESFOTONICOS
ESTRUCTURAS
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
AEROESPACIAL: TRANSBORDADORES, SATELITES, ESTACIONES ESPACIALES, VEHICULOS NO TRIPULADOS, TELESCOPIOS, etc.
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
BIOMEDICOS: PROTESIS, IMPLANTES, EQUIPOS MEDICOS etc.
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
ELECTRONICOS: CHIPS, MICROPROCESADORES, ROBOTS, ETC.
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
MAGNETICOS: UNIDADES DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACION, INSTRUMENTOS, ETC.
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
FOTONICOS Y OPTICOS: PANTALLAS DE CRISTAL LIQUIDO,
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
INTELIGENTES: RESPONDEN A UN ESTIMULO EXTERNO
CON MEMORIA DE FORMA
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
NANOMATERIALES:
CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES
ESTRUCTURALES: EDIFICIOS, PUENTES, ESTRUCTURAS.
AEROESPACIAL FERROVIARIA
AUTOMOTRIZMARITIMA
TRANSPORTE
APLICACIÓN TECNOLOGIA
TELECOMUNICACIONES
ARMAMENTARIA
CONSTRUCCIÓN
BIOINGENIERIA
PRODUCTOS
TECNOLOGIA ESPACIAL
TRANSBORDADORES, SATELITES, ESTACIONES ESPACIALES,
VEHICULOS NO TRIPULADOS, TELESCOPIOS, etc.
TECNOLOGIA FERROVIARRIA
TRENES ELECTRICOS, MAGNETICOS, MECANICOS
TECNOLOGIA AUTOMOTRIZ
CARROS, MOTOS, CAMIONES, ETC
TECNOLOGIA MARITIMA Y FLUVIAL
BARCOS, BUQUES, SUBMARINOS, BARCOS, BUQUES, SUBMARINOS, AERODESLIZADORES, VOTES, YATES, ETC.
TECNOLOGIA CONSTRUCCIÓN
EDIFICIOS, PUENTES, ESTRUCTURAS, ETC.
TECNOLOGIA ARMAMENTARIA
MISILES, ARMAS, BOMBAS, TANQUES,
AVIONES DE GUERRA, HELICOPTEROS, ETC.
TECNOLOGIA TELECOMINUCACIONES Y ENTRETENIMIENTOENTRETENIMIENTO
CELULARES, COMPUTADORES, TELEVISORES, IPOD, EQUIPOS ESTEREO
TECNOLOGIA DE PRODUCTOS
HERRAMIENTAS, UTENCILIOS, ELECTRODOMESTICOS.
TECNOLOGIA DE BIOINGENIERIA
PROTESIS, IMPLANTES, EQUIPOS MEDICOS.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
¿Cuáles son los principios básicos que gobiernan las propiedades de todos los materiales?
El de más valor para los ingenieros y científicos es que:
“Las propiedades de un material se originan en las estructuras internas”
CLASIFICACION DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Propiedades de los materiales
Químicas Físicas Mecánicas Dimensional
Composición.Resistencia a laCorrosión.Inclusiones.
TenacidadDuctilidadFatigaDureza
Formas disponiblesTamaños disponiblesTextura superficial
TérmicasMagnéticasInclusiones.
Electronegatividad.Resistencia a la oxidación.
DurezaR a TermofluenciaR. Al corteR. tensilR. compresiva
Textura superficialTolerancias de manufactura
Plásticos
ComposiciónCristalinidadPeso molecularInflamabilidadConfiguración espacialResistencia química
TenacidadDistorsión con calorR. tensilR. compresiva
EstabilidadTamaños disponiblesTolerancias de manufactura
MagnéticasEléctricasÓpticasAcústicasGravimétricasColor
Metales
PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
Algunas propiedades mecánicas:
1. Dureza2. Elasticidad3. Plasticidad3. Plasticidad4. Tenacidad5. Ductilidad6. Resistencia7. Velocidad de termofluencia8. Tenacidad a la fractura.9. Límite de fatiga
SELECCION DE LOS MATERIALES
�No se pueden seleccionar los materiales con base en una sola propiedad.
�Suelen existir múltiples soluciones “correctas” de un problema de selección de materiales. Por esto es preciso investigar varias soluciones esto es preciso investigar varias soluciones alternas antes de llegar a la solución definitiva.
�Además los materiales que se seleccionen deben funcionar juntos como un sistema sin degradar las propiedades de los demás materiales.
�Existen software que ayudan al ingeniero a realizar la selección adecuada de materiales.
SELECCION DE LOS MATERIALES¿SOBRE QUE BASE DEBE HACERSE LA SELECCIÓN DEL MATERIAL?
Al hacer su selección el diseñador debe tener en cuenta criterios técnicos y económicos:
ALGUNOS CRITERIOS TÉCNICOS:ALGUNOS CRITERIOS TÉCNICOS:Las propiedades.La trabajabilidad.Los requisitos de ensamble.Los requisitos de producción.Las técnicas de tratamientos térmicos.
EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES
1. Las temperaturas
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EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES
2. Los ambientes (atmósferas corrosivas)
Atmósferas marinasAtmósferas rurales
Atmósferas mixtasAtmósferas industriales
Atmósferas Especificas
EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES
3. Los Esfuerzos
EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES
4. Radiaciones electromagnéticas y rayos UV
¿CUAL ES EL MEJOR MATERIAL A ELEGIR?
Estas exigencias pueden clasificarse en tres grandes grupos:
Científico-tecnológicas. Rendimiento, fiabilidad y conservación.conservación.
Económicas.Costo del material, cantidad, proceso.
Socio-ecológica.Costos asociados a la protección del medio ambiente o a la prevención de riegos, de todo tipo, inherentes al material.
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