Procesamiento 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.-Compatibilidad conlos 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

AuditorioJosefa 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 conenlaces 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 Fibra de 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\ Resistencia a la Tensión Metales E Cerámicos Vidrios Polímeros Cemento y Compósitos Concreto M A M A A A B M-B B M-B E B BB B M B N M-B B N N M A A M B A A M-B N N N B A M B M B N M-B B N N A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B A-M-B

Resistencia a la Compresión M Resistencia a la Flexión Resistencia al Desgaste Dureza Tenacidad Plasticidad Densidad Conductividad térmica Conductividad eléctrica Propiedades Magnéticas A A A-M A A A-M A A E

Figura 1.2: Clases de materiales de ingeníeria ysu constitución

1.3 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, suprocesamiento 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

Figura 1.3: Átomo (distribución de electrones)

Figura 1.4: Arreglo atómico (tipo de enlace, tamaño relativo deiones 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 laestructura 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...