Ingeniería de Materiales

1.1 Materiales en Ingeniería
En la actualidad los materiales se diseñan de acuerdo a una aplicación específica, esto es gracias
a la gran cantidad de información disponible y a las herramientas que permiten predecir el
comportamiento mecánico de un material.
Factores a considerar para la selección de un material:
1.-Factibilidad de fabricación
2.-Estabilidad dimensional
3.-Compatibilidadcon los demás materiales
4.-Reciclabilidad
5.-Impacto ambiental durante su fabricación y desecho
6.-Costo de fabricación

Figura 1.1: Ciudad de Querétaro principios de sigloXX

1.2 Tipos de Materiales
1.-Metáles
2.-Cerámicos
3.-Polímeros
4.-Semiconductores
5.-Vidrios
6.-Cemento y Concreto
7.-Compósitos

Cerámicos

Polímeros

Metales

Cerámicos

Polímeros

CompósitosAuditorio Josefa Ortiz de Domínguez Querétaro. Estructura de Concreto y Acero

METALES
Ferrosos (Aceros y Fundiciones)
No-Ferrosos (Bronces, Latones, Inconel etc..)
CERÁMICOS
Oxidos (Al2O3, ZrO)
Nitruros (Si3N4)
Carburos (WC, TiC, Fe3C)
Compuestos Complejos
VIDRIOS (BASE SILICE Y SILICATOS)
Aplicaciones ópticas
Resistentes al calor
POLÍMEROS (COMPUESTOS ORGANICOS)/RESINAS:
Termofijos:redes poliméricas con enlaces cruzados
Termoplasticos: enredamiento de moléculas de peso molecular alto
CEMENTO Y CONCRETO
COMPOSITOS (MATERIALES COMPUESTOS)
Metal + Cerámico = Compuestos de matriz metálica (MMC) o matriz cerámica (CERMET)
Cerámico 1 + Cerámico 2 = Composito cerámico o Cerámico reforzado (Fibras, hojuelas o
partículas)

Vidrio + Fibra de cerámico = Vidrio cerámico
Fibrade Carbon + Resina (Termofija)
Fibra de Vidrio + Resina (Termofija)
Fibra de Polímero + Resina (Termofija)

Figura 1.1a Comparacion de los valores de limite de cedencia para diferentes materiales
Atributos de los Diferentes Materiales (25 °C)

E=Excelente , A=Alta, M=Media, B=Baja, N=Nula
Propiedad\

Metales

Cerámicos Vidrios Polímeros Cemento y Compósitos
Concreto

Resistencia ala Tensión

E

M

B

M

B

A-M-B

Resistencia a la Compresión M

A

B

A

A

A-M-B

Resistencia a la Flexión

A

M

B

A

M

A-M-B

Resistencia al Desgaste

A

A

B

M

B

A-M-B

Dureza

A-M

A

M

B

M

A-M-B

Tenacidad

A

A

B

A

B

A-M-B

Plasticidad

A

B

N

A

N

A-M-B

Densidad

A-M

M-BM-B

M-B

M-B

A-M-B

Conductividad térmica

A

B

B

N

B

A-M-B

Conductividad eléctrica

A

M-B

N

N

N

A-M-B

Propiedades Magnéticas

E

E

N

N

N

A-M-B

Figura 1.2: Clases de materiales de ingeníeria y su constitución

1.3 Relación entre estructura, propiedades y procesamiento
El aspecto fundamental que debe tomarse cuando serequiere 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. Porlo que resulta ventajoso
poder determinar la relación que existe entre estos tres aspectos a fin de obtener el producto
requerido.

Estructuras

Figura 1.3: Átomo (distribución de electrones)

Figura 1.4: Arreglo atómico (tipo de enlace, tamaño relativo de iones o átomos)

Figura 1.5: Granos (forma y tamaño de los granos). Bronce C86300

Figura 1.6: Aleaciones multifásicas (tipo,distribución y cantidad).Composito fibra epoxíca/vidrio

Figura 1.7: 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...