Ciencias De Los Materiales

CIENCIA DE LOS MATERIALES
UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE LOS MATERIALES

(Concepto de ciencia de los materiales. Constitución de la materia: Partículas elementales; El Átomo; Sistema periódico de los elementos. Propiedades mecánicas de los materiales; Propiedades tecnológicas)

La Ciencia de los Materiales es una disciplina muy extensa que relaciona la estructura; las propiedades yel uso de los materiales de ingeniería. Esta definición considera tres conceptos: Estructura que se verá en la unidad dos de este curso; propiedades, que se definirá en esta primera unidad y se formalizará en la última y uso de los materiales que se irá viendo conforme se avance en el curso. Se define como “materiales de ingeniería” aquellos que por sus buenas propiedades pueden ser usados enelementos de máquinas; en elementos estructurales o con cualquier otro fin ingenieril. Estos son materiales estructuralmente cristalinos o amorfos y pueden ser metálicos; polímeros; cerámicos y materiales compuestos. Los últimos están formados por dos o más materiales diferentes, pertenecientes a una o más de las familias indicadas anteriormente. Se denomina materiales metálicos a aquellos cuyos átomosestán unidos por “enlaces metálicos”, que son enlaces químicos especiales que permiten cierta movilidad de los átomos y total movilidad de sus electrones exteriores o de la capa de conducción. Esto hace que los materiales metálicos sean en general dúctiles; tenaces y buenos conductores del calor y de la electricidad. La buena ductilidad de los materiales metálicos (metales puros y aleaciones),permite que puedan ser manufacturados por deformación plástica, entre otros procesos y que en su uso puedan deformarse, antes que fracturarse, bajo la acción de esfuerzos. Los materiales metálicos son los más tenaces entre todos los materiales, lo que significa que pueden absorber en general fuertes impactos sin fracturarse. Son sin embargo sensibles a la corrosión en la mayoría de los casos. Losmateriales poliméricos en general tienen origen orgánico. Entre ellos se encuentran los “plásticos” y la madera. Se caracterizan por su baja densidad y por la facilidad con que puede manufacturarse objetos a partir de ellos. Son malos conductores del calor y de la electricidad; son poco tenaces en general y tienen baja resistencia al calentamiento. Los materiales cerámicos (vidrio; cemento; loza;refractarios; ...), son en general duros y muy frágiles, es decir poco tenaces. La inmensa mayoría de ellos son malos conductores (con la excepción del grafito entre otros) y son difíciles de conformar (manufacturar objetos con ellos). La alta dureza de algunos de estos materiales hace que se usen como refuerzos para otros, como ocurre en los materiales compuestos reforzados con fibras. Algunaspropiedades notables hacen que algunos cerámicos tengan usos especiales, como es el caso de los “rubíes” para LASER; los materiales piezoeléctricos y las fibras ópticas. La materia está formada por átomos y estos por partículas subatómicas, de las cuales las más importantes son: protones; neutrones y electrones. Los elementos puros están formados por átomos iguales, esto es con el mismo número deprotones y de electrones, cada uno. Por ejemplo todos los átomos de cobre tienen 29 protones y 29 electrones cada uno y todos los átomos de hierro tienen 26 protones y 26 electrones. El cobre tiene 44 ó 45 protones en cada átomo y el hierro 30. Lo que diferencia un elemento de otro es el número de protones (o de electrones) en sus átomos. Por ejemplo si un átomo tiene 30 protones y no 29, ya no es unátomo de cobre, sino que de zinc y sus propiedades son diferentes. Los protones y los neutrones están en una pequeña parte en el centro del átomo, que se denomina núcleo atómico y los electrones en un amplio volumen, en relación al tamaño del núcleo, pero muy pequeño en relación al tamaño de nosotros. Los electrones no están en cualquier lugar alrededor del núcleo, sino en zonas muy definidas...