INTRODUCCIÓN CIENCIA DE LOS MATERIALES Msc. Fabio Bermejo Altamar

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1 INTRODUCCIÓN CIENCIA DE LOS MATERIALES Msc. Fabio Bermejo Altamar

2 MATERIALES Y PROCESOS MATERIALES Naturales,Metales, polímeros, cerámicos y compuestos PROCESOS Fundición, mecanizado, unión, deformación. FORMA Lámina, perfil, prismática, 3-D compleja

3 INTRODUCCION A LOS MATERIALES Y PROCESOS FORMA. MATERIALES. PROCESOS.

4 Ciclo de vida de los materiales Materia Prima Materiales básicos Materiales de ingeniería Minerales Carbón, Arena Madera, Petróleo Plantas, Rocas 3 Extraer, refinar, procesar 4 Metales Químicos Papel Cemento Fibras 5 Síntesis y Proceso 6 Aleaciones Cerámicos Monocristales Compuestos Plásticos 7 Minería: Extracción-Molienda 2 Petróleo Madera Minerales Reciclaje 12 Manufactura 8 La Tierra 1 Descomposición 13 Desperdicios 11 Desempeño Servicio Uso 10 Productos 9 Bienes: de consumo y de capital. Industrias manufactureras: son empresas que producen o abastecen bienes y servicios, pueden clasificarse como primarias, secundarias y terciarias.

5 CLASIFICACION BASICA DE LOS MATERIALES *Con base a uno o más criterios METALES POLIMEROS MATERIALES CERAMICOS ELECTRONICOS MATERIALES COMPUESTOS

6 ESTRUCTURA JERARQUICA PARA LA CLASIFICACION DE LOS MATERIALES DE INGENIERIA REINO FAMILIA CLASES MIEMBROS ATRIBUTOS MATERIALES CERAMICOS POLIMEROS METALES NATURALES ESPUMAS COMPUESTOS ELECTRONICOS Aleaciones Fe Aleaciones Cu Aleaciones Ni Aleaciones Al Aleaciones Zn Aleaciones Pb Superaleaciones Densidad Prop. Mecánicas Prop. Eléctricas Prop. Ópticas Prop. Térmicas Prop. Deteriorativas Informac. De soporte Específico General

7 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.

8 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 elastómeros. Son buenos aislantes térmicos y eléctricos.

9 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. Tienen una dureza muy alta pero poca tenacidad. La mayoría son buenos aislantes térmicos y eléctricos.

10 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. Son de muchos tipos pero predominan los fibrosos y los particulados.

11 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 y esta a su vez el desarrollo computacional.

12 AEROESPACIAL ELECTRONICOS BIOMEDICOS MAGNETICOS CLASIFICACION FUNCIONAL FOTONICOS INTELIGENTES NANOMATERIALES ESTRUCTURAS

13 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES AEROESPACIAL: TRANSBORDADORES, SATELITES, ESTACIONES ESPACIALES, VEHICULOS NO TRIPULADOS, TELESCOPIOS, etc.

14 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES BIOMEDICOS: PROTESIS, IMPLANTES, EQUIPOS MEDICOS etc.

15 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES ELECTRONICOS: CHIPS, MICROPROCESADORES, ROBOTS, ETC.

16 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES MAGNETICOS: UNIDADES DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACION, INSTRUMENTOS, ETC.

17 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES FOTONICOS Y OPTICOS: PANTALLAS DE CRISTAL LIQUIDO,

18 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES INTELIGENTES: RESPONDEN A UN ESTIMULO EXTERNO CON MEMORIA DE FORMA

19 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES NANOMATERIALES:

20 CLASIFICACION FUNCIONAL DE LOS MATERIALES ESTRUCTURALES: EDIFICIOS, PUENTES, ESTRUCTURAS.

21 AEROESPACIAL MARITIMA FERROVIARIA AUTOMOTRIZ TRANSPORTE PRODUCTOS APLICACIÓN TECNOLOGIA CONSTRUCCIÓN ARMAMENTARIA TELECOMUNICACIONES BIOINGENIERIA

22 TECNOLOGIA ESPACIAL TRANSBORDADORES, SATELITES, ESTACIONES ESPACIALES, VEHICULOS NO TRIPULADOS, TELESCOPIOS, etc.

23 TECNOLOGIA FERROVIARRIA TRENES ELECTRICOS, MAGNETICOS, MECANICOS

24 TECNOLOGIA AUTOMOTRIZ CARROS, MOTOS, CAMIONES, ETC

25 TECNOLOGIA MARITIMA Y FLUVIAL BARCOS, BUQUES, SUBMARINOS, BARCOS, BUQUES, SUBMARINOS, AERODESLIZADORES, VOTES, YATES, ETC.

26 TECNOLOGIA CONSTRUCCIÓN EDIFICIOS, PUENTES, ESTRUCTURAS, ETC.

27 TECNOLOGIA ARMAMENTARIA MISILES, ARMAS, BOMBAS, TANQUES, AVIONES DE GUERRA, HELICOPTEROS, ETC.

28 TECNOLOGIA TELECOMINUCACIONES Y ENTRETENIMIENTO CELULARES, COMPUTADORES, TELEVISORES, IPOD, EQUIPOS ESTEREO

29 TECNOLOGIA DE PRODUCTOS HERRAMIENTAS, UTENCILIOS, ELECTRODOMESTICOS.

30 TECNOLOGIA DE BIOINGENIERIA PROTESIS, IMPLANTES, EQUIPOS MEDICOS.

31 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

32 CLASIFICACION DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Propiedades de los materiales Químicas Físicas Mecánicas Dimensional Metales Composición. Resistencia a la Corrosión. Inclusiones. Electronegativi dad. Resistencia a la oxidación. Térmicas Magnéticas Eléctricas Ópticas Acústicas Gravimétricas Color Tenacidad Ductilidad Fatiga Dureza R a Termofluencia R. Al corte R. tensil R. compresiva Formas disponibles Tamaños disponibles Textura superficial Tolerancias de manufactura Plásticos Composición Cristalinidad Peso molecular Inflamabilidad Configuración espacial Resistencia química Tenacidad Distorsión con calor R. tensil R. compresiva Estabilidad Tamaños disponibles Tolerancias de manufactura

33 PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES Algunas propiedades mecánicas: 1. Dureza 2. Elasticidad 3. Plasticidad 4. Tenacidad 5. Ductilidad 6. Resistencia 7. Velocidad de termofluencia 8. Tenacidad a la fractura. 9. Límite de fatiga

34 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 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.

35 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.

36 EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES 1. Las temperaturas 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning

37 EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES 2. Los ambientes (atmósferas corrosivas) Atmósferas rurales Atmósferas marinas Atmósferas Especificas Atmósferas industriales Atmósferas mixtas

38 EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES 3. Los Esfuerzos

39 EFECTOS AMBIENTALES SOBRE EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES 4. Radiaciones electromagnéticas y rayos UV

40 CUAL ES EL MEJOR MATERIAL A ELEGIR? Estas exigencias pueden clasificarse en tres grandes grupos: Científico-tecnológicas. Rendimiento, fiabilidad y 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.