Elastica

1
Material ≠ matèries primeres
reactius químics
1. Introducció
Objectius:
Concepte de material.
Relació entre propietats, estructura, processament i aplicacions.
Concepte d’estructura
Definició de material: porció de matèria sòlida a la qual es demanen unes propietats
útils per a determinades aplicacions.
Ciència i enginyeria dels materials: disciplina que s’ocupa de l’estudi delsmaterials
tenint en compte la relació entre les propietats, l’estructura, el processament i les
aplicacions.
Gràficament podem representar-ho de la manera següent:
matèria
materials sòlids
ESTRUCTURA
PROCESSAMENT
APLICACIONS
PROPIETATS
Introducció
2
escalfament a ~ 400 ºC
(reveniment)
Minerals de
ferro
Ferro dins
del mineral
Farga catalana
Ferro pastós
Alts forns
Forns elèctricsFerro fos
(reducció)
Tbaixa
Talta
acers
(ajustament de ferro colat
la composició)
làmines,
bigues,
lingots...
(conformació)
Refredament ràpid
(tremp)
Acer a ~ 900 ºC
acer molt
dur i fràgil
acer dur i
menys fràgil
Analitzem, per exemple, la necessitat de considerar aquests quatre aspectes dels
materials en un objecte quotidià, una ampolla d’un refresc:
APLICACIÓ: volem unaampolla transparent, resistent i lleugera per a begudes
gasoses.
PROPIETATS: per a tal aplicació hem de trobar un material amb les propietats
adequades, el PET.
ESTRUCTURA: si el material es comporta com es comporta és perquè per dins
està fet d’una certa manera (estructura), PET:
• polímer, macromolècules lineals de C-C→baixa densitat
• majoritàriament desordenades→transparent
• amb multitud depetites (3.550
Metàl·lic Hg 68 -39
Al 324 660
Fe 406 1.538
W 849 3.410
Tf +
-
Rigidesa +
-
Duresa +
-
Dilatació +
tèrmica
-
Cl-
Na+
Na+ Cl- Na+
Enllaç químic i classificació
10
Una mica més enllà
L’enllaç covalent i iònic són dos casos límit que corresponen respectivament a una
diferència nul·la o molt gran de l’electronegativitat dels àtoms implicats en l’enllaç. Per
asituacions intermèdies, es dóna l’enllaç mixt iònic-covalent. Com més petita és la
diferència d’electronegativitat dels àtoms, més naturalesa covalent té l’enllaç. En canvi,
com més diferents són les electronegativitats, més naturalesa iònica té l’enllaç mixt.
També existeix l’enllaç mixt metàl·lic-covalent (per exemple el ferro) o enllaç mixt
metàl·lic-iònic. Aquest últim es dóna entre metalls dediferent electronegativitat.
L’enllaç mixt metàl·lic-iònic dóna lloc als anomenats compostos intermetàl·lics, que,
com veurem més endavant, tenen un elevat interès tecnològic per a l’obtenció d’aliatges
resistents.
A més dels enllaços explicats anteriorment, també existeixen els enllaços secundaris,
que estan associats a asimetries en la distribució de la càrrega en els àtoms o molècules(dipols). Els enllaços secundaris es coneixen també amb el nom d’enllaços de Van der
Walls i, en general, són febles, per la qual cosa rarament donen lloc a sòlids i, per tant,
són de poc interès en ciència de materials. No obstant això, alguns casos particulars com
els ponts d’hidrogen poden ser suficientment intensos per donar lloc a sòlids; aquest és
el cas dels ciments i polímers, en què elsponts d’hidrogen fan un paper molt important.
12
3. Deformació elàstica i deformació plàstica
Apartats:
─ Aproximació casolana a la deformació dels materials
─ Definició de deformació
─ Definició d’esforç (convencional)
─ Relació esforç-deformació en el règim elàstic: llei de Hooke
─ Comportament elàstic no lineal
─ Assaig de tracció i corba esforç-deformació convencional
─ Límitelàstic i resistència
─ Ductilitat
─ Duresa
─ Relació duresa-resistència
Objectius:
Definir els conceptes d’esforç i deformació.
Definir els conceptes de deformació elàstica i plàstica.
Establir la llei de Hooke i el seu rang de validesa.
Definir i descriure diferents propietats mecàniques: rígides, resistència, ductilitat
i duresa.
En aquest tema començarem a estudiar les propietats...