Materiales

RELACIÓN ENTRE ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y PROCESAMIENTO

El aspecto fundamental que debe tomarse cuando se requiere producir un componente con una geometría y propiedades adecuadas, es el desempeño que éste tendría durante su vida útil. Para poder hacer la mejor selección y diseño, debemos tomar en cuenta la compleja relación entre la estructura interna del material, su procesamiento y sus propiedades finales. Cuando alguno de los tres aspectos de esta relación cambia los otros dos se ven afectados. Por lo que resulta ventajoso poder determinar la relación que existe entre estos tres aspectos a fin de obtener el producto requerido.

ESTRUCTURAS

Átomo (distribución de electrones)

Arreglo atómico (tipo de enlace, tamaño relativo de iones o átomos)

Granos (forma y tamaño de los granos). Bronce C86300

Aleaciones multifásicas (tipo, distribución y cantidad).Composito fibra epoxíca/vidrio

Fotografía mostrando dendritas en un rechupe en una aleación Al-Ti. La fotografía fue tomada usando un microscopio electrónico de barrido.

El procesamiento de un material por lo general afecta la estructura de éste. Por ejemplo, una barra de cobre o acero fabricada por fundición tendrá una microestructura diferente a la de una barra obtenida por conformado mecánico. La forma, tamaño y orientación de los granos puede ser diferente. En las fundiciones se pueden observar huecos: (rechupes) debidos a la contracción del metal durante la solidificación, burbujas de gas; partículas no metálicas (inclusiones) y granos columnarios o estructuras dendríticas desarrolladas en la pared del molde hacia el centro de la pieza.

En el material conformado mecánicamente las partículas no metálicas se deforman en la dirección del flujo al igual que los granos, la estructura cristalina sufre deformaciones (texturizado). La estructura y propiedades originales determinan la manera de procesar el material. Las piezas de fundición que contengan huecos pueden sufrir agrietamiento durante un conformado mecánico posterior. Las aleaciones que han sido endurecidas por alteraciones de la estructura cristalina se vuelven "frágiles" y pueden fracturarse durante un conformado posterior.

En el caso de los polímeros, sus propiedades mecánicas están determinadas por su estructura química y peso molecular. Propiedades como la resistencia a la tensión, módulo de Young, dureza y facilidad de proceso requieren un valor de peso molecular mínimo para alcanzar el óptimo. Si bien la resistencia mecánica aumenta con el peso molecular, la facilidad de procesamiento disminuye. Las variables más importantes que determinan el estado físico de un polímero son la magnitud y naturaleza de las restricciones

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