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FUNDAMENTOS DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES

TEMA 1: CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES
1.1 INTRODUCCIÓN
La ciencia de los materiales trata tanto el conocimiento de los materiales como el de sus
procesos de fabricación, así como sus aplicaciones. La ingeniería de materiales, es el
conocimiento aplicado de los materiales, y posibilita la conversión en productos de mercado, no
habiendo unfrontera nítida que las separe.
Hasta hace pocas décadas, hablar de materiales de interés tecnológico, era hablar de
metales; estos han perdido parte de su preponderancia.
Los materiales compuestos están aumentando su importancia con la aparición de los
cerámicos compuestos. Otra característica importante, que está posibilitando la evolución de los
materiales, es la aparición de nuevosprocesos de síntesis y procesado (ej: tecnología
pulvimetalúrgica con procesos de solidificación rápida) con propiedades imposibles de conseguir
por vías tradicionales, como por ej. la nanotecnología y la técnica de aleado mecánico.
En la síntesis del material deseado, es preciso caracterizar el material en múltiples
aspectos, como: estructura atómica, microestructura, propiedades mecánicas yfísicas, ausencia
de efectos de envejecimiento y desarrollos de procesos de fabricación. Necesitan una
investigación exhaustiva.
La aparición de nuevos materiales no debe suponer la desaparición de materiales
tradicionales siendo algunos insustituibles. En general muchos de los nuevos materiales suelen
limitarse a áreas restringidas y son mas caros.
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
Hay dosgrandes grupos: los estructurales y los funcionales. Esta clasificación no esta
bien delimitada.
1.2.1 Materiales Estructurales
Se basan en sus propiedades mecánicas, siendo los mas importantes en ingeniería.
Metales
Los metales son materiales inorgánicos. Suelen ser una combinación de varios elementos
metálicos, cuyo estudio es la metalurgia, la cual tiene dos grandes áreas, los materialesférreos y
no férreos. Esta rama es la mas importante, tanto a nivel económico como del volumen de
producción, por el conjunto de propiedades de los metales con características únicas.
El tipo de enlace y estructura cristalina, les confieren altos valores de rigidez, resistencia
mecánica, alta deformabilidad y tenacidad a la fractura.
Cerámicas Técnicas
Los materiales cerámicos suelen ser loselementos inorgánicos, con una estructura mas o
menos cristalina (silicatos, óxidos, carburos, nitruros, boruros ...). Se utilizan tanto como
estructurales como funcionales.
Ventajas: estabilidad a lata temperatura, alta resistencia bajo esfuerzos de compresión y
excelente dureza, buena resistencia a la corrosión, bajo peso especifico, amplia gama de
conductividades térmicas y eléctricas.Aspectos negativos: alto costo final, gran fragilidad, poca resistencia a cambios bruscos de
temperatura, poca reproducibilidad y dificultad de combinar con otros materiales.
Polímeros
La estructura, y por tanto el comportamiento mecánico de los plásticos es totalmente
diferente a la de los metales. Sus átomos están unidos entre si por un fuerte enlace covalente.
Sus propiedades mecánicas mejorancuando son reforzados, dando lugar a uno de los
tipos de materiales compuestos más desarrollados.
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Materiales Compuestos (MC)
Son un grupo de materiales que están experimentando una expansión muy rápida. Cubren
un gran abanico de propiedades mecánicas, aptos para un gran nº de aplicaciones. Un MC consta
de al menos dos materiales diferentes, elcomponente mayoritario, matriz, y el minoritario de
reforzante, que actúa de endurecedor.
Dependiendo de la forma y distribución del elemento reforzante, tenemos, refuerzo
continuo o discontinuo.
Los de matriz polimérica son los que tienen una mayor demanda debido a su alta
capacidad de deformación y su bajo módulo de torsión. Su tecnología es la mas desarrollada.
1.2.2 Materiales...