Ingenieria d emetodos

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MATERIALES INGENIERILES: LOS MATERIALES QUE USAN LOS INGENIEROS (Publicado por primera vez en: Revista Universitaria-UABC, No. 44, octubre-diciembre 2003) Guadalupe Lydia Alvarez Camacho Instituto de Ingeniería, UABC Jesús M. Siqueiros Beltrones Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM Ilustraciones: Ernesto Santillán Introducción El progreso tecnológico se encuentra estrechamente unidoal desarrollo de nuevos materiales. Tan es así que clasificaciones como Edad de Piedra y Edad de Hierro se basan en el material principal con que se fabricaban utensilios y herramientas en un periodo histórico determinado. Con el paso del tiempo, la cantidad de materiales disponibles ha ido en aumento. Con el advenimiento de la Revolución Industrial, las máquinas empezaron a ser la base de unanueva economía y esto sigue siendo así hasta nuestros días. Sin embargo, en años recientes las máquinas han sufrido un cambio cualitativo como también lo han sufrido los materiales de interés. Hasta el siglo XIX lo más importante en un material eran sus propiedades mecánicas. Hoy en día, la tecnología electrónica que ha transformado el mundo ha llevado el interés fundamental a las propiedadeselectrónicas. Las propiedades mecánicas de los materiales nos indican qué tan bien soporta un material las fuerzas que se aplican sobre él. A nivel microscópico, estas propiedades son originadas por la forma en que los átomos de un material se enlazan entre sí. En cambio, las propiedades electrónicas de los materiales son originadas por la forma en que los electrones de un material reaccionan frente a unaexcitación. Entre éstas se clasifican las propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y térmicas, es decir, aquéllas que tienen que ver con los campos eléctricos, magnéticos, electromagnéticos y con el calor. Debe aclararse que el clasificar las propiedades térmicas dentro de las propiedades electrónicas puede ser cuestionable. Como se verá más adelante, no siempre es cierto que las propiedadestérmicas estén relacionadas exclusivamente con el comportamiento de los electrones. La elección de materiales de acuerdo a sus propiedades mecánicas se remonta a los principios de la historia. No obstante, el interés no ha decrecido en lo más mínimo. Cuando nuestros antepasados elegían la piedra como el material con que fabricarían puntas de flecha no estaban haciendo algo muy diferente que elingeniero que hoy en día elige el material con el que se fabricará el chasís de una nave espacial. La selección de acuerdo a las propiedades electrónicas tuvo, por el contrario, una aparición relativamente reciente. La gran variedad de dispositivos que han transformado nuestra forma de concebir el mundo, no existiría si no fuera por el descubrimiento y el dominio de las propiedades electrónicas. Laspropiedades de los materiales son tantas que sería imposible describir cada una de ellas con claridad. Por esto, a continuación, se dará una breve explicación de las más destacadas, sin que esto implique que el análisis sea exhaustivo. Después se hará una breve revisión de algunas de las categorías de materiales más importantes.

Dureza y tenacidad Los conceptos de dureza (hardness) y tenacidad(toughness) son muy fácilmente confundidos a pesar de que tienen significados completamente diferentes. El diamante es el material más duro que existe y sin embargo, no es el más tenaz: si se le da un martillazo se romperá en pedazos, aunque el acero del martillo sea menos duro. Las varillas metálicas que sostienen las edificaciones son muchísimo más tenaces que el diamante, el diamante no podríareemplazarlas aún cuando su dureza sea mucho mayor.

Figura 1: Resulta sorprendente que un material duro pueda ser roto por uno menos duro. La ciencia de materiales puede explicar este fenómeno.

La dureza se relaciona con la capacidad que tiene un material de soportar esfuerzos sin deformarse permanentemente. Hay diversas formas de medir la dureza, si bien la mayoría consiste en utilizar...
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