Resumen CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES

CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES
DONALD R. ASKELAND
PRADEEP P. PHULÉ
Resumen:
La ciencia y la ingeniería de los materiales constituyen un campo interdisciplinario que se ocupa de inventar nuevos materiales y dispositivos, y de mejorar los materiales que ya se conocen, desarrollando una comprensión más profunda de las relaciones entre su microestructura, composición, síntesis yprocesamiento, de esto dependen los materiales diseñados, que son los que se diseñan y fabrican teniendo en cuenta los principios de la ciencia e ingeniería de los materiales. Muchas de sus propiedades dependen en gran parte de la estructura, aun cuando su composición sea la misma.
Su estructura se refiere al arreglo atómico o de los iones en el mismo, la cual a nivel microscópico se conoce comomicroestructura.
Los materiales se clasifican en:
Metales y aleaciones: tienen buena resistencia, ductilidad y maleabilidad, buena conductividad eléctrica y térmica, son indispensables en muchas aplicaciones como automóviles, edificios, puentes, aeroespaciales, etc.
Cerámicos vidrios y vitrocerámicas: son cristalinos inorgánicos, resistentes, sirven como buenos aislantes eléctricos y térmicos, sonresistentes a daños por altas temperaturas y ambientes corrosivos, mecánicamente son frágiles, los tradicionales se usan para fabricar ladrillos, vajillas, refractarios, etc.
Materiales Compuestos: estos se obtiene a partir de muchas clases de materiales, permiten combinar propiedades mecánicas y físicas en forma única que no pueden encontrase en un solo material.
Polímeros: resistencia baja y suresistencia a peso es muy favorable, no son adecuados para usarse a altas temperaturas, resisten a la corrosión y al igual que los cerámicos forman buenos aislamientos eléctricos y térmicos, pueden hacerse dúctiles o frágiles dependiendo de su estructura, temperatura y rapidez de deformación.
Semiconductores: poseen propiedades eléctricas y ópticas únicas que los hacen esenciales en la manufactura decomponentes de dispositivos electrónicos y de comunicaciones.
En la clasificación de los materiales según sus funciones se incluyen los aeroespaciales, biomédicos, electrónicos, energéticos y ambientales, magnéticos, ópticos y estructurales, también se pueden clasificar en cristalinos y amorfos.
Las propiedades de los materiales dependen de la temperatura, nivel y tipo de esfuerzo aplicado, rapidezde deformación, oxidación y corrosión, y otros factores del medio ambiente. Las propiedades no solo dependen de su composición, sino también de la forma (síntesis y procesamiento) como se fabrican esos materiales y lo más importante su estructura interna.
Un buen ingeniero deberá tener en cuenta: los efectos de la forma en que s e fabrico el material, cual es la composición exacta del materialcandidato para la aplicación que se esté considerando, cualquier procesamiento que deba hacerse para conformar el material, la estructura del material después de procesar y terminar el componente o dispositivo, el ambiente en el que se va a usar y la relación de costo o desempeño.
Igual que la composición, la estructura de un material tiene influencia profunda en sus propiedades y sepuede comprender en varios niveles: estructura atómica, arreglos atómicos de largo y corto alcances, nanoestructura, microestructura y macroestructura., los átomos y los arreglos atómicos constituyen los bloques de construcción de los materiales avanzados, se necesita comprender la estructura a nivel atómico.
Un átomo está formado por un núcleo rodeado por electrones, el núcleo contiene neutrones yprotones, estos últimos con carga positiva, los electrones tiene una carga negativa y se mantienen cerca del núcleo por atracción electrostática, la carga eléctrica que lleva cada electrón y cada protón es 1.60x10-19 coulomb (C). El número atómico de un elemento es igual a la cantidad de electrones o protones en cada átomo.
La estructura electrónica del átomo, que se describe con un conjunto de...