Químico el químico J. W. Döbenreiner en 1829.

Transcripción

1 UNIDAD CLASIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

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3 Químico el químico J. W. Döbenreiner en MATERIAL APLICACIONES PROPIEDADES EJEMPLOS OBTENCIÓN Madera Muebles. Estructuras. Embarcaciones. No conduce el calor ni la electricidad. Fácil de trabajar. Pino. Roble. Haya. A partir de árboles. Metal Clips. Cuchillas. Cubiertos. Estructuras. Buen conductor del calor y la electricidad. Dúctil y maleable. Acero. Cobre. Estaño. Aluminio. A partir de determinados minerales. Plástico Bolígrafos. Carcasas de electrodomésticos. Envases. Ligero. Mal conductor del calor y la electricidad. PVC. PET. Porexpán (corcho blanco). Metacrilato. Mediante procesos químicos, a partir del petróleo. Pétreos Encimeras. Fachadas y suelo de edificios. Pesados y resistentes. Difíciles de trabajar. Buenos aislantes del calor y la electricidad. Mármol. Granito. Se obtienen de las rocas, en canteras. Cerámica y vidrio Vajillas. Ladrillos, tejas. Ventanas, puertas. Cristales. Duro. Frágil. Transparente (solo vidrio). Loza. Porcelana. Vidrio. Cerámica: a partir de arcillas y arenas por moldeado y cocción. Vidrio: se obtiene mezclando y tratando arena, caliza y sosa. Textiles Ropa. Toldos. Flexibles y resistentes. Fáciles de trabajar. Algodón. Lana. Nailon. Se hilan y tejen fibras de origen vegetal, animal o sintético.

4 MATERIALES PUROS. Son aquellos que están tal y como son en la naturaleza sin sufrir ningún cambio o alteración. Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra. En 1869, el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev desarrolló una tabla periódica de los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas.

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6 Los materiales sean metálicos o no metálicos, orgánicos o inorgánicos casi nunca se encuentran en el estado en el que van a ser utilizados, por lo regular estos deben ser sometidos a un conjunto de procesos para lograr las características requeridas en tareas específicas. Estos procesos han requerido del desarrollo de técnicas especiales muy elaboradas que han dado el refinamiento necesario para cumplir con requerimientos prácticos. También estos procesos aumentan notablemente el costo de los materiales, tanto que esto puede significar varias veces el costo original del material por lo que su estudio y perfeccionamiento repercutirán directamente en el costo de los materiales y los artículos que integraran. Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, esto depende del material y el estado. *Metales. * Metaloides *No metales *covalentes etc

7 MATERIALES ORGÁNICOS INORGÁNICOS.

8 Materiales orgánicos Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tetracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son: Plásticos Productos del petróleo Madera Papel Hule Piel Materiales de origen inorgánico Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales o relacionadas con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas. Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en la manufactura son: Los minerales El cemento La cerámica El vidrio El grafito (carbón mineral)

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10 Metales y Aleaciones Los metales son ductiles (facilmente conformables, resistentes, buenos conductores de calor y electricidad: Aluminio, Cromo, Niquel, Cobre, Hierro, Titanio, etc Las aleaciones son combinaciones de metales hechas para mejorar las propiedades de ciertos metales: Bronce (combinación de cobre y estaño) Latón (cobre y zinc) Acero (Hierro, Carbono, Manganeso, Tungsteno, Cromo, Niquel, Cobalto )

11 ALEACIONES FERROSAS Y NO Resistencia Fragilidad Tenacidad Resistencia Fatiga Maleabilidad Colabilidad Elasticidad Conductibilidad FERROSAS.

12 Los materiales no ferrosos son aquellos en cuya composición no se encuentra el hierro. hay 3 tipos, los pesados, los ligeros y los ultraligeros: Pesados Estaño Cobre cobalto Ligeros Titanio Aluminio Ultraligeros magnesio

13 MATERIALES CERÁMICOS.

14 Ceramicas y Vidrios Las Cerámicas y los vidrios son frágiles (bajo un impacto se rompen fácilmente), duros, malos conductores de calor y electricidad (usados generalmente como aislantes) Cuarzo (SiO 2 ) Carburo de Titanio (Titanio mezclado con carbono

15 MATERIALES POLIMEROS.

16 Monómero de polietileno

17 Polimeros Los Polimeros (poli significa muchos) se dividen en plásticos y elastomeros: Los Plásticos (cuando se deforman no regresan a su forma original): grupo de materiales sintéticos procesados por calentamiento y conformado o vaciados en moldes (ej: Nylon) Elastomeros (hule natural): son elásticos (pueden estirarse y regresar a su forma original)

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20 Semiconductores Semiconductores se usan en electrónica (game boy, XBOX, PS2, computadoras ). Semiconductores pueden actuar como conductores y aislantes al mismo tiempo.

21 Cu/SiC fibre composites

22 Composito s Los compositos se forman a partir de dos o más materiales diferentes que pueden ser metal, ceramico o polimero (ej: fibra de vidrio, concreto, etc ) Microstructure of a cast aluminum metal matrix composite containing 30 volume percent SiC particulate.

23 Historia de los Materiales

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25 Los materiales han tenido un gran impacto en la evolución de la humanidad, estos han sido la clave del progreso. Todas las civilizaciones han sido catalogadas por los materiales que han usado, la edad de piedra, la del bronce, etc. Sin embargo en tiempos recientes los materiales han progresado, no en décadas o siglos, sino en meses.

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27 300,000 A.C. PEDERNAL, LA PIEDRA MÁGICA, DE FÁCIL MANEJO PARA HACER HERRAMIENTAS. EL INICIO DE LAS CERÁMICAS

28 5500 A.C. ORO NATIVO Y COBRE USADOS PARA HERRAMIENTAS Y ARMAS INTRODUCCIÓN DE LOS METALES

29 5000 A.C. INTRODUCCIÓN DEL FUEGO Y EL MARTILLEO DEL COBRE PARA CAMBIAR PROPIEDADES. INTRODUCCIÓN DEL PROCESADO DE MATERIALES

30 4000 A.C. FUSIÓN Y COLADO DE METALES. INTRODUCCIÓN DE PROCESADO Y CONFORMADO DE MATERIALES El primer objeto conocido de metal colado en un molde. Maza de cobre

31 3500 A. C. REDUCCIÓN DE COBRE A PARTIR DE SU MINERAL. EL AMANECER DE LA METALURGIA Esta pintura en una tumba egipcia es uno de los primeros registros del trabajado de metales

32 3000 A.C. USO DEL BRONCE. COMBINACIÓN DE ELEMENTOS PARA FABRICAR ALEACIONES. Bronce; la primera aleación

33 1450 A. C. DESCUBRIMIENTO DE LA FABRICACIÓN DE HIERRO Ruedas de hierro

34 900 A. C. La civilización zapoteca elaboró piezas de oro por fundición

35 1500 D. C. ALTO HORNO INVENTADO PARA PRODUCIR HIERRO. SE PRESENTA LA ERA DE LA FABRICACIÓN DE HIERRO Producción económica del hierro

36 1855 D. C. PATENTE DE BESSEMER PARA LA PRODUCCIÓN DE ACERO. DESARROLLÓ UN MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN ECONÓMICA DE ACERO EN GRANDES CANTIDADES. SURGIMIENTO DE LA FABRICACIÓN MODERNA DE ACERO Sir Henry Bessemer (

37 1886 D. C. PROCESO HALL. EXTRACCIÓN ELECTROQUÍMICA DE ALUMINIO, HIZO DISPONIBLE AL ALUMINIO COMO UN MATERIAL COMERCIAL Celda Hall-Herault

38 1939 DESARROLLO COMERCIAL DEL NYLON. CLAVE EN LA EVOLUCIÓN DE LOS PLÁSTICOS

39 1940 REFINACIÓN POR ZONAS, UN PROCESO DE PURIFICACIÓN, PUNTO CRÍTICO PARA EL SURGIMIENTO DE LA TECNOLOGÍA DEL SILICIO

40 1955 Catálisis de la polimerización, dio origen a una nueva gama de plásticos y a un dramático crecimiento en su aplicación en ingeniería

41 1950 S DESARROLLO DE ALEACIONES PARA ALTA TEMPERATURA, LAS ALEACIONES BASE NÍQUEL IMPACTARON EL DESARROLLO DE REACTORES

42 1960 S HABILIDAD PARA CRECER WAFERS DE SILICIO CADA VEZ MÁS Y MÁS PEQUEÑAS Wafers de silicio cada vez más pequeñas

43 1970 S MINI PLANTAS. SURGIMIENTO DE UNA NUEVA INDUSTRIA BASADO EN EL PROCESAMIENTO DE MATERIALES DE CHATARRA RECICLADA DE HIERRO

44 1980 S SUPERCONDUCTORES CERÁMICOS DE ALTA TEMPERATURA, RÁPIDA EVOLUCIÓN ACOPLADA CON LA HABILIDAD PARA FABRICAR MATERIALES CERÁMICOS Superconductor cerámico de alta temperatura

45 Relación Estructura Propiedades Procesamiento Funcionamiento

46 PROPIEDADES COMPARATIVAS DE LOS MATERIALES Propiedad Metales Cerámicos Vidrios Polímeros Cemento y Concreto Compósitos Resistencia a la Tensión E M B M B A-M-B Resistencia a la Compresión M A B A A A-M-B Resistencia a la Flexión A M B A M A-M-B Resistencia al Desgaste A A B M B A-M-B Dureza A-M A M B M A-M-B Tenacidad A A B A B A-M-B Plasticidad A B N A N A-M-B Densidad A-M M-B M-B M-B M-B A-M-B Conductividad térmica A B B N B A-M-B Conductividad eléctrica A M-B N N N A-M-B Propiedades Magnéticas E E N N N A-M-B E = Excelente, A = Alta, M = Media, B = Baja, N = Nula

47 Clasificar según sus propiedades y describir los diferentes tipos de materiales en diversos objetos e identificando su uso en la vida cotidiana

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