Materiales Dr Ing Ernesto G Maffia ernesto maffiaing

Materiales Dr Ing Ernesto G Maffia ernesto. maffia@ing. unlp. edu. ar

Edad del bronce Edad del hierro El desarrollo de la sociedad esta ligado al desarrollo de los materiales

Evolución Ing en materiales 1. Piedra, madera, arcilla, cuero 2. Materiales con propiedades superiores: cerámica, algunos metales 3. Aparece el “proceso de selección” selección 1. En estos últimos 50 años, se llega a comprender la relación entre “estructura y propiedades” propiedades 2. El progreso esta asociado a la aparición de nuevos materiales: la fabricación de autos y el acero…. . electrónica y semiconductores

Ciencia de los materiales vs ingeniería de los materiales Relación entre estructura y las propiedades Versus Se apoya en la relación “estructura y las propiedades” y luego y “diseña la estructura de un material”

componentes que están involucrados en el diseño, la producción y la utilización de materiales

Estructura………que es? Estructura una disposición de componentes internos a) b) c) d) nivel sub-atomico Nivel atómico Nivel microscópico Nivel macroscópico

Que significa “propiedad” propiedad RAE: atributo o cualidad esencial de alguien o algo. Sinónimos: cualidad, característica, atributo, rasgo, Callister: “Las propiedades de un material se expresa en términos del tipo y magnitud de la respuesta a un estimulo” Ej: barra sometida a esfuerzo, se deforma!! Un metal pulido, refleja!!

Propiedades • • • Mecánicas Eléctricas Térmicas Magnéticas Ópticas Químicas Par cada una de ellas, existe un tipo característico de estimulo que puede provocar una respuesta Ej: las propiedades mecánicas relacionan deformación con carga aplicada (modulo elástico y resistencia)

Porque se estudian los materiales? • Siempre habrá problemas de diseño donde intervengan materiales • La cuestión para el ingeniero es y será siempre “ elegir el material indicado de entre miles indicado disponibles”

Cuales serian los criterios en criterios que se basa la decisión final? 1. Las condiciones del servicio del material 2. Que pasa cuando el material no reúne las condiciones ideales? (ej: Resistencia vs ductilidad) 1. Degradación del material 2. costo

Clasificación de los materiales composición química y estructura atómica • • • Metales cerámicas polímeros Materiales compuestos semiconductores

metales • Los materiales metálicos son combinaciones elementos metálicos • Electrones deslocalizados • Propiedades están dadas por los electrones • Conducen calor y le electricidad • Son opacos a la luz visible • Son resistentes, deformables……tienen aplicaciones estructurales

cerámicas • Formados por metales y nometales ( óxidos, nitruros, carburos) • Incluyen a las arcillas, vidrio, cemento • Aislantes eléctricos, térmicos • A elevada temperatura, son mas resistentes que los metales • Duras y frágiles

polímeros • Desde el plástico al caucho • Son compuestos orgánicos, basados en el carbono, hidrogeno y otros elementos no metálicos • Se caracterizan por la longitud de sus estructuras moleculares • Polímeros tienen baja densidad y extraordinaria flexibilidad

Materiales compuestos • Formados por mas de un tipo de material • Fibra de vidrio • Están diseñados para alcanzar la mejor combinación de características de cada componente • EJ: fibra de vidrio es mecánicamente resistente debida al vidrio y flexible por el polímero Guardabarro de automovill

semiconductores • Propiedades eléctricas intermedias entre conductores y los aislantes • Sus características eléctricas son sensibles a las impurezas • Donde se usa? En circuitos integrados

Hay una necesidad de nuevos materiales? • Energía( conversión de energía solar en eléctrica) • Impresión en 3 D • Energía nuclear (recipientes para guardar residuos) • Autos, camiones, …

Objetivos de aprendizaje • 1. Enumere seis propiedades diferentes de materiales que determinan su uso • 2. Cite los cuatro componentes que están involucrados en el diseño, la producción y la utilización de materiales, y describa brevemente las interrelaciones entre estos componentes. • 3. Cite tres criterios que son importantes en el proceso de selección de materiales. • 4. Enumere las tres clasificaciones principales de sólidos materiales, y luego citar el distintivo característica química de cada uno.