1 Introducci n a la Ciencia de los Materiales

Primer Parcial
• 1. Introducción a la Ciencia de Materiales
• 2. Metales y Aleaciones
• 3. Agregados para concreto

Unidad 1 Introducción a la ciencia de

materiales.
OBJETIVO: Definir las propiedades físico-químicas y
microestructurales
que
rigen
el
comportamiento de los materiales de
construcción.
•
•
•
•
•

Clasificación de los materiales.
Tipos de enlaces.
Estructura de los sólidosPropiedades superficiales.
Comportamiento de los materiales bajo esfuerzo.

TAREA 1
Diferentes tipos de sólidos en ingeniería
Objetivo:
Distinguir entre los diferentes tipos de sólidos y las
propiedades generales que los caracterizan. En particular:
• Tipos de sólidos.
• Moleculares.
• Iónicos.
• Metálicos.
• Tipos de estructuras cristalinas de los metales y su
representación gráfica.
• Covalentes.Requerimiento:
Indicar dos ejemplos de utilización en la ingeniería civil para tipo
de sólido.

Un poco de historia…
Ha sido tanta la importancia de los materiales que son
utilizados en la denominación de cada era de las primeras
civilizaciones:
Hace unos 2.5 millones de años,
los primero homínidos cortaban PIEDRA para utilizarlas
como armas de caza.
Entre 2000 a.C. y 1000 a.C., se dio
inicio a laMETALURGIA con el descubrimiento de
aleaciones de COBRE y ESTAÑO para producir mejores
armas y herramientas.
Comprendida entre 1000 a.C. y 1 a.
C., las aleaciones de bronce fueron reemplazadas por
aleaciones de hierro.

• El hecho de que los materiales están
involucrados en todo.
• Rige las propiedades de los materiales y
como pueden ser utilizados.
• Determina las principales propiedades de
losmateriales.
• Permite
el
desarrollo
de
nuevos
materiales.

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La CIENCIA DE MATERIALES está ligada a la BÚSQUEDA DEL
CONOCIMIENTO BÁSICO entre estructura, propiedades y
procesado de los materiales. LA INGENIERÍA ESTA LIGADA A LA
APLICACIÓN.

• Properties depend on structure
ex: hardness vs structure of steel
(d)

Hardness (BHN)

6 00
30 µm

5 00

(c)4 00

(b)

(a)

4 µm

3 00
2 00

30 µm

30 µm

100
0.01

0.1

1

10

100

Cooling Rate (ºC/s)

• Processing can change structure

1000

El rol del Ingeniero Civil en la ingeniería de materiales.

• Diseño, construcción, mantenimiento,
inspección y administración.

Materials selection
• Metals:
– Strong, ductile
– high thermal & electrical conductivity
– opaque, reflective.

•Polymers/plastics: Covalent bonding 
sharing of e’s
– Soft, ductile, low strength, low density
– thermal & electrical insulators
– Optically translucent or transparent.

• Ceramics: ionic bonding (refractory) –
compounds of metallic & non-metallic elements
(oxides, carbides, nitrides, sulfides)
– Brittle, glassy, elastic
– non-conducting (insulators)

The Materials Selection Process
1. Pick ApplicationDetermine required Properties

Properties: mechanical, electrical, thermal,
magnetic, optical, deteriorative.

2. Properties

Identify candidate Material(s)

Material: structure, composition.

3. Material

Identify required Processing

Processing: changes structure and overall shape
ex: casting, sintering, vapor deposition, forming,
joining, annealing.

Tipos de Materiales
• Materiales cerámicos. Son losmateriales no
metálicos basados generalmente en sílice. Son
usualmente cristalinos y frágiles, no conducen
calor o electricidad y soportan altas
temperaturas.

• Materiales poliméricos. Proviene del griego poly,
muchos y meros, partes.
Poly styrene

Poly vinyl chloride

Poly acrylonitrile

• Materiales metálicos. Generalmente
clasificados como ferrosos y no ferrosos.
¿Características de losmetales?

Materiales de compósitos. Es la combinación de
uno o más tipos de materiales a partir de la unidad
macroestructural.

• Materiales dúctiles. Son los materiales que
tienen la capacidad de ser conformados en
forma de láminas.
• Materiales elásticos. Son los que pueden
soportar cierta cantidad de deformación sin
sufrir deformación permanente.
• Materiales elastoméricos

• Materiales...