Ciencia De Los Materiales

PROGRAMA DEL CURSO

CIENCIA DE LOS MATERIALES

DESCRIPCIÓN:

La ciencia de los materiales es el estudio de los requerimientos, propiedades y evaluaciones de los diversos materiales utilizados por la Ingeniería, por esto se hace necesario conocer de ellos su micro y macro estructura.

En el presente curso el estudiante se introducirá en los campos de los materiales metálicos, cerámicos, polímeros, compuestos, semiconductores y con memoria, de tal forma que adquiera el conocimiento necesario para poder utilizar razonablemente los recursos disponibles en la elaboración de productos.

OBJETIVOS:

1. Introducir al estudiante en el área de materiales de Ingeniería.

2. Incentivar el deseo de investigación del estudiante acerca de las propiedades de los materiales para que él mismo pueda hacer deducciones de su comportamiento y empleo.

CONTENIDO:

1. INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES DE INGENIERÍA.

2. REPASO DE LA TEORÍA ATÓMICA Y LA ESTRUCTURA MOLECULAR.

3. ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA.

4. IMPERFECCIONES EN LOS MATERIALES CRISTALINOS.

5. MOVIMIENTO DE LOS ÁTOMOS EN LOS MATERIALES.

6. ENSAYO DE MATERIALES.

7. DEFORMACIÓN, ENDURECIMIENTO POR TRABAJO Y RECOCIDO.

8. SOLIDIFICACIÓN Y ALEACIÓN.

9. MATERIALES CERÁMICOS.

10. POLÍMEROS.

11. MATERIALES COMPUESTOS.

12. CORROSIÓN Y DESGASTE.

BIBLIOGRAFÍA:

1. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. William Smith. Editorial McGraw Hill, 2,004. Tercera Edición.

2. Ciencia y Diseño de Materiales para Ingeniería. Shafer, Saxena, Antolovich. Editorial Continental, 2,000. Primera Edición.

3. La Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Donald Askeland. Editorial Iberoamericana.

4. Ciencia de los Materiales para Ingeniería. Peter Thorton & Vito Colangelo. Editorial Prentice Hall.

1. INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES DE INGENIERÍA

Cualquier tema que hoy en día se le designe como de alta tecnología, como la informática, robótica, telecomunicaciones, domótica, autotrónica, entre otros, tienen como fundamento el desarrollo de los materiales.

Esto significa que sin un desarrollo en nuevas propiedades de materiales existentes o el descubrimiento de nuevos materiales, no se podría tener avances en teléfonos celulares cada vez más pequeños, livianos y con mayor capacidad de funciones; así igual se tienen las computadoras personas con mayor capacidad de almacenamiento y rapidez de procesamiento de información, en envases atractivos, de poco peso y resistentes a esfuerzos como el impacto.

El año 2,005 pasa a la historia de la humanidad en cuanto a la confirmación de la factibilidad del trasplante de cara, con casos ocurridos en Europa. El sólo hecho de la preservación del tejido facial, su implantación, su adherencia y adaptabilidad, hacen que sea un material especial junto con los demás que se utilizaron.

Pero, es necesario diferenciar la Ciencia de los Materiales de la Ingeniería de los Materiales, porque así se puede elegir a qué especialidad se pertenece. La Ciencia de los Materiales se dedica a su estudio científico, el desarrollo de nuevas propiedades y el descubrimiento de nuevos materiales. Mientras que la Ingeniería de los Materiales toma la información anterior para determinar alternativas de aplicación y el desarrollo de procesos de manufactura para obtener productos.

Un caso ilustrativo es la selección que debe hacerse entre las innumerables alternativas de materiales que se pueden utilizar para envases de bebidas, que pueden ir del tradicional vidrio, pasando por el aluminio, los polímeros, el tetrabrik, el cartón parafinado, hasta llegar si así se requiere, una cáscara de coco. Eso sí, se deben considerar variables que determina el cliente o usuario, tales como enfriamiento o calentamiento rápido, bajo peso, estibación considerable de producto, reciclado y reutilizado, contaminación relacionada a la obtención de la materia prima, o en el proceso o el descartado.

METALES

Se debe considerar que aproximadamente el 75% de los elementos químicos de la tabla periódica son elementos metálicos, los cuales se caracterizan por tener baja valencia, esto es, 1, 2 o a lo sumo 3 electrones en su última capa de energía. También, debe distinguirse un metal puro y un metal aleado. El metal puro como aluminio, cobre, estaño, cinc, magnesio, manganeso, titanio, hierro, antimonio, oro, plata, platino, entre otros; y se les llama metales puros porque ellos representan la mayoría en la composición química, y esta mayoría la determina la aplicación, es así que podría tener una presencia de 98% de Cobre y el restante 2% de otros elementos químicos que en este caso se les llama impurezas, que por cierto debe controlárseles porque mientras mayor sea su porcentaje, así mismo las propiedades del metal se van distanciando de las propiedades teóricas o fundamentales. El diseño de metales aleados se fundamenta en conseguir propiedades únicas, que por un solo metal no es posible obtener, es por ello que el cobre puede existir como bronce si se une con estaño, o bien obtener latón si se une con cinc. Pero la metalurgia ha llegado a grados altos de especificación que también existen aleaciones de bronce, para aplicaciones bastante especiales.

Productos metálicos

CERÁMICOS

Los materiales cerámicos son de composición inorgánica y no metálica formada por los elementos: carbono, nitrógeno, oxigeno, silicio y boro unidos por un enlace iónico. Los cerámicos poseen puntos de fusión relativamente altos, baja conductividad térmica y eléctrica y son muy frágiles. Entre sus aplicaciones más comunes en ingeniería son como aislantes y refractarios en la industria metalúrgica, revestimientos y partes en los motores de turbinas a gas, en la fabricación de contenedores de productos químicos (ácidos y bases) por su alta resistencia a la corrosión.

Muchas empresas invierten en el desarrollo de nuevos productos cerámicos

POLÍMEROS

Los polímeros son materiales

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