Unidad II Propiedades Mecánicas

CLASE 1

1. ¿Qué son los materiales? Es todo aquello que encontramos en la naturaleza y existen una infinidad que componen a los distintos tipos de roca, suelo, nacimientos minerales como el petróleo, asfalto, gas natural, carbón, fierro, plata, cobre, etc.

Los materiales se dividen en 2 tipos: Uno las materias primas naturales que se obtienen de la naturaleza y que el hombre las utiliza a su antojo y dos la materia prima sintética, que es elaborada por el hombre, mediante la manipulación y a veces mezcla de materia prima natural.

Los materiales se clasifican generalmente en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos.

Metales: Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. Las aleaciones (combinaciones de metales) conceden alguna propiedad particularmente deseable en mayor proporción o permiten una mejor combinación de propiedades.

Cerámicos: Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. Nuevas técnicas de procesos consiguen que los cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga. Dentro de este grupo de materiales se encuentran: el ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos.

Polímero: Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas.

Los polímeros termoplásticos, en los que las cadenas moleculares no están conectadas de manera rígida, tienen buena ductibilidad y conformabilidad; en cambio, los polímeros termoestables son más resistentes, a pesar de que sus cadenas moleculares fuertemente enlazadas los hacen más frágiles. Tienen múltiples aplicaciones, entre ellas en dispositivos electrónicos.

Semiconductores: Su conductividad eléctrica puede controlarse para su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles.

Materiales compuestos: Como su nombre lo indica, están formados a partir de dos o más materiales de distinto grupos, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de forma individual.

Enumere ocho materiales de uso común en ingeniería.

Arena (Cilicio), Agua, Plásticos (Polímeros), Madera, Aceros, Piedra, Cobre, Aluminio, Gasolina, Gas, Vidrio, etc.

2. Defina Ciencia de los Materiales e Ingeniería de los Materiales.

Ciencia de los Materiales: Es el campo científico encargado de investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Estudia los conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad. Incluye elementos de la química y física, así como las ingenierías química, mecánica, civil y eléctrica o medicina, biología y ciencias ambientales.

Ingeniería de los Materiales: Es una rama de la ingeniería que se fundamenta en las relaciones propiedades, estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Es un título reconocido en todo el mundo y que está dedicado al diseño, fabricación y comportamiento de todo tipo de componentes y estructuras, utilizando tanto materiales tradicionales como de nuevo diseño. Los coches, la ropa y el calzado, el equipo deportivo, los ordenadores o las prótesis y dispositivos biomédicos se fabrican con materiales cada vez más modernos, incluso basados en la nanotecnología.

La Ingeniería de Materiales es la base de los avances tecnológicos que han transformado nuestra sociedad, por lo que el Ingeniero de Materiales en uno de los perfiles más demandados en todo el mundo para la investigación, el desarrollo y la innovación, siendo un profesional de futuro en la industria. En conjunto, la Ingeniería de Materiales es una de las nuevas ingenierías del siglo XXI que está diseñada para lograr una sociedad del bienestar más sostenible y eficiente.

3. Defina los siguientes términos:

a) Composición: De que están hechos los materiales, las sustancias que lo componen (Ej. Los Polímeros, se componen de grandes estructuras moleculares las cuales pueden ser orgánicas obtenidas del petróleo o de productos agrícolas).

b) Estructura: Es como están integrados los materiales, la cual se divide en cuatro niveles (Estructura atómica, estructura cristalina, estructura granular en el hierro y estructura multifacética en el hierro fundido blanco).

c) Síntesis: Es el proceso que se lleva a cabo para realizar otros materiales.

d) Procesamiento: El proceso que se realiza para transformar a los materiales y fabricar un nuevo producto o material.

e) Micro-estructura: Es la estructura micrográfica detallada de un sólido, en especial de un mineral o de un metal.

4. Explique la diferencia entre los términos ciencia de los materiales e ingeniería de los materiales. Que la Ciencia de los Materiales, es una ciencia que investiga la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales y la Ingeniería de los Materiales es una rama de la ingeniería que se dedica al diseño, fabricación y comportamiento de todo tipo de componentes y estructuras, utilizando tanto materiales tradicionales como de nuevo diseño.

5. Señale un descubrimiento revolucionario y un descubrimiento evolucionario.

Se trata de un material de átomos de carbono en una configuración plana -un material bidimensional cristalino, dice la Fundación Nobel- del grosor de un solo átomo. En comparación, un milímetro de grafito está formado por tres millones de capas de grafeno una encima de otra.

Sus propiedades son extraordinarias: es un óptimo conductor eléctrico, tan eficaz como el cobre, y como conductor de calor supera a cualquier otro material conocido. Además, el grafeno es prácticamente transparente, y a la vez tan denso que ni siquiera el helio (el átomo de gas más pequeño) lo atraviesa, explica la academia sueca.

Tras los fulerenos, una estructura esférica de carbono cuyo descubrimiento obtuvo el Nobel de Química en 1996, y los nanotubos, llegó el grafeno, y sus aplicaciones potenciales son inmensas, afirman los expertos. Se podrían fabricar con este material revolucionario transistores mucho más eficaces que los actuales de silicio, y dada su transparencia y capacidad conductora, es especialmente

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