UNIDAD I – CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES

EQUIPO NO. 4SECUENCIA 2IV51PROFESOR: JUAN JOSÉ GONZÁLEZ BERMEJO

INTRODUCCIÓN

Ciencia de los Materiales

Investiga la relación entre la estructura interna de estos materiales y las propiedades que estos presentan, así como de la relación entre la misma estructura y el procesado del material.

Ingeniería de Materiales

Estudia relaciones propiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento, y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades.

RESUMEN

Ciencia de Materiales

Desarrollo Histórico

Definición de Materia

Estructura de la Materia

Estado Sólido

Defectos de las Estructuras

Cristalinas de los Materiales

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Estudia los conocimientos fundamentales

sobre las propiedades físicas macroscópicas de

los materiales

Estructura, composición

química y propiedades

Aplica conocimientos en varias áreas de la

ciencia e ingeniería para su uso

Propiedad: tipo y magnitud de la respuesta del material a un estímulo específico

Estructura: disposición de los elementos estructurales (átomos y moléculas)

DESARROLLO HISTÓRICOEdad de Piedra

• Armas punzo- cortantes, tales como cuchillos, flechas y lanzas

Edad de Cobre

• Fabricación de herramientas y objetos ceremoniales.

Edad de Bronce

• Armas• Tecnología

s metalúrgicas complejas

• Creación de aleaciones

Edad de Hierro

• Creación de acero que al mezclarse en hierro con las moléculas del carbono,, era producido accidentalmente

Actualidad Edad de

los Polímeros• Desarrollo

cerámicos, metálicos, semiconductores, polímeros y materiales compuestos.

DEFINICIÓN DE MATERIAL

Material proviene del griego materiālis y refiere a todo aquello que es relativo a la

materia o que pertenece a esta.

ESTRUCTURA DE LA MATERIA400 a.C: Demócrito sugirió que toda la materia estaba

formada por partículas minúsculas, discretas e indivisibles, a las cuáles

llamó átomos.

1808: Jhon Dalton, publicó las primeras ideas

"modernas" acerca de la existencia y naturaleza de

los átomos.

Teoría Atómica Moderna

1. -Los elementos están formados por partículas discretas, diminutas, e indivisibles llamadas átomos2. -Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en cualquier otra propiedad física o química. 3. -En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo cambian su distribución. 4. -Los compuestos químicos están formados por "átomos de compuesto" (moléculas), todos iguales entre sí; es decir, cuando dos o más átomos de diferentes elementos se combinan para formar un mismo compuesto lo hacen siempre en proporciones de masa definidas y constantes.

Las partículas fundamentales de un átomo son los bloques constituyentes básicos de cualquier átomo. • El protón de carga positiva y una masa de 1.672 × 10–27 Kg.• El neutrón, con carga neutra y una masa de 1.674 × 10–27 Kg.• El electrón con carga negativa y fuera del núcleo del átomo, el electrón posee

una masa de 9.1×10−31 Kg.

ESTADO SÓLIDO

El estado sólido es uno de los estados de agregación de la materia y se caracteriza porque:

- Soportan su propio peso (no se deforman bajo la acción de la gravedad).

- Soportan esfuerzos (estructurales).

- Mantienen forma y volumen constantes (sin intervención de otro agente).

- Las partículas solo pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse libremente a lo largo del sólido.

- Sus partículas se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.

METÁLICOS Metales y aleaciones (inorgánicos)

CERÁMICOS Inorgánicos no metálicos (metal-no metal)

POLIMÉRICOS Moléculas de gran longitud (orgánicos)

COMPUESTOS Distintas fases en forma sólida consolidada

Se clasifican según su composición química y estructura en:

DEFECTOS DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS MATERIALES

TIPOS DE ESTRUCTURAS CRISTALINAS:

Monocristal: Presenta una fuerte interacción entre sus componentes los cuales describen una mínima oscilación con poca energía potencial. Las partículas están dispuestas de acuerdo a un orden en el espacio que está determinado de acuerdo con una red estructural formada por la "recreación" geométrica de la celdilla unidad en toda la estructura del sólido.

Policristal: Está compuesto por diversas regiones en las que individualmente se recrea un monocristal aunque las disposiciones de cada una de estas regiones no son simétricas entre sí. Presenta lo que se llama Isotropía estadística.

Amorfos: No presentan una estructura o distribución en el espacio, lo cual los determina como una estructura espacial tridimensional no definida. No se trata de una estructura cristalina.

DEFECTOS PUNTUALES. Se dan a niveles de las posiciones de los átomos individuales.

Vacancias: Son puntos de red vacíos en la estructura de un material.

Átomos sustitucionales: un átomo diferente sustituye a uno original ocupando su punto de red.

Átomos intersticiales: Son átomos que ocupan lugares que no están definidos en la estructura cristalina. 

DEFECTOS LINEALES: Se dan a nivel de varios átomos confinados generalmente a un plano. Los defectos más importantes son las dislocaciones.

Dislocaciones: Son defectos que dan lugar a una distorsión de la red centrada en torno a una línea. Se crean durante la solidificación de los sólidos cristalinos o por deformación plástica, por condensación de vacantes.

DISLOCACIONES EN LA SUPERFICIESon imperfecciones de la estructura cristalina en un área determinada del material. Los principales defectos de superficie del material y las fronteras de los granos.

CONCLUSIONES GENERALES La importancia de los materiales ha sido resaltada a lo largo de la historia. El desarrollo de nuevos materiales ha permitido un aumento en el nivel de vida del hombre.

Los criterios de selección de un material son: - Propiedades requeridas por el material para que preste un determinado servicio. Raramente un material reúne todas las propiedades requeridas ⇒ Compromiso de propiedades - Vida en servicio: Durabilidad del material en las condiciones de uso (en servicio) - Consideraciones económicas.Por esta razón, es necesario comprender las relaciones propiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento, para tomar la mejor decisión en la elección de un material de acuerdo a su funcionalidad.

CONCLUSIONES PARTICULARES