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Características y uso de los materiales

El objetivo de esta propuesta es que los alumnos relacionen el tipo de material usado en la fabricación de un producto con la función que cumple dicho producto. Proponemos una secuencia de actividades que les permitirá identificar la diversidad de materiales que se usan para fabricar productos, clasificar materiales por sus características y sus propiedades técnicas, y relacionar las propiedades de los materiales con el uso al que están destinados.

En general los alumnos de Primer Ciclo reconocen que 'material' es lo que se necesita para realizar alguna tarea o la sustancia con que está fabricado un producto. El objetivo de esta propuesta es que los alumnos relacionen el tipo de material usado en la fabricación de un producto con la función que cumple dicho producto, es decir, que analicen por qué no es conveniente hacer una taza de tela, un martillo de vidrio o una torta de aserrín.

Proponemos una secuencia de actividades que les permitirá identificar la diversidad de materiales que se usan para fabricar productos, clasificar materiales por sus características y sus propiedades técnicas, y relacionar las propiedades de los materiales con el uso al que están destinados.

Estas actividades tienen una duración estimada de dos a tres clases.

Propiedades y Estructuras de cada uno de los siguientes materiales.

METALES Y ALEACIONES: Las aleaciones metálicas están formadas por un agregado cristalino de dos o más metales o de metales con metaloides.

Las aleaciones se obtienen fundiendo los diversos metales en un mismo crisol y dejando luego solidificar la solución líquida formando una estructura granular cristalina apreciable a simple vista o con el microscopio óptico.

La estructura queda conformada por diferentes microconstituyentes o fases como son:

-Cristales simples o de componentes puros, cristalizados separadamente donde cada cristal contiene un solo componente. En este caso la aleación llamada eutéctica es una mezcla íntima de cristales formada cada uno de ellos de un solo componente puro. Estas aleaciones son de poca aplicación práctica debido a sus bajas propiedades mecánicas.
Por su baja temperatura de fusión, se emplean casi exclusivamente para la soldadura dulce. El ejemplo típico lo constituye la aleación plomo estaño empleada en la soldadura de láminas de cinc, cobre y latón.

-Cristales de elementos compuestos. Estos cristales están formados por compuestos químicos de los componentes donde no es posible distinguir separadamente los componentes originales como en el carburo de hierro que le aporta dureza a los aceros que lo contienen.

-Cristales de solución sólida. Llamada así por semejanza con las soluciones líquidas. Están formados por una solución sólida de los componentes puros o por uno de ellos y un compuesto químico de ambos. Se forman debido a la solubilidad de los componentes en el estado sólido.

Cuando los cristales de solución sólida se forman con enfriamiento muy lento, tienen estructuras muy homogéneas y de buenas propiedades mecánicas para emplearlos en la construcción de partes de máquinas.

Las propiedades de las aleaciones dependen de su composición y del tamaño, forma y distribución de sus fases o microconstituyentes. La adición de un componente aunque sea en muy pequeñas proporciones, incluso menos de 1% pueden modificar intensamente las propiedades de dicha aleación.

En comparación con los metales puros, las aleaciones presentan algunas ventajas:

· Mayor dureza y resistencia a la tracción.
· Menor temperatura de fusión por lo menos de uno de sus componentes.

Pero son menores la ductilidad, la tenacidad y la conductividad térmica y eléctrica.

Para la preparación de las aleaciones se emplean diferentes tipos de hornos:
· Hornos de crisol
· Hornos eléctricos de arco o inducción
· Hornos de reverbero

 
CERÁMICOS VIDRIOS Y CENTROAMERICANOS :

Contenido :

1 Vidrios planos

1.1 Definición del vidrio.

1.2 Materias primas (vidrio sodo-cálcico).

1.3 Composición.

1.4 Clasificación según composición química.

1.5 Propiedades Generales de los vidrios sodo-cálcicos para uso en construcción

1.6 Fabricación de los vidrios planos

2 Vidrio Óptico

2.1 Propiedades y composición

2.2 Tipos de vidrios ópticos

2.3 Aplicaciones

2.4 Fabricación

2.5 Materiales sustitutos del vidrio óptico

3 Fibra óptica

3.1 Introducción

3.2 Características que tienen que tener las fibras ópticas

3.3 Materiales utilizadas en la fabricación de las fibras ópticas

3.4 Aplicaciones

4 Vitroceramicas

4.1 Definición

4.2 Proceso de fabricación

4.3 Propiedades

Vidrios planos

Definición del vidrio.

Sustancia dura, normalmente brillante y transparente, compuesta principalmente de silicatos y álcalis fusionados a alta temperatura.
Se lo considera un sólido amorfo.
Los vidrios planos son del tipo sodo-cálcicos.

Materias primas (vidrio sodo-cálcico)i

Arena (Contiene cuarzo de la que se extrae sílice)
Calizas (Contienen cal..
Carbonato de sodio. (y también en forma de sulfato).
Dolomías.
Carbón para reducir el sulfato de sodio

 POLÍMEROS (plásticos) :Los polímeros (del Griego: polo: muchos y mero: parte, segmento) son macro moléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

El almidol la celulosa la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el politicen y la indice

   

 SEMICONDUCTORES:es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la  tabla periódica se indican en la tabla adjunta.

El elemento semiconductor más usado es e silicio el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 16 y 15 respectivamente (GaAs, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son avalentes, teniendo el silicio una  CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA s²p².

MATERIALES COMPUESTOS : En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad [1]. Los materiales son compuestos cuando cumplen las siguientes características:

Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes[2]

Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales. Por ejemplo en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se dan juntas.

A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por algunos factores que aumentan mucho su costo, como la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales.

La gran mayoría de los materiales compuestos son creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza.

 

materiales y aleaciones

•  Introducción:Los materiales son las sustancias que componencualquier cosa o producto. Desde el comienzo de lacivilización, los materiales junto con la energía hansido utilizados por el hombre para mejorar su nivelde vida. Como los productos están fabricados a basede materiales, estos se encuentran en cualquier partealrededor nuestro. Los más comúnmenteencontrados son madera, ladrillo, acero, plástico,vidrio, caucho, aluminio, cobre y papel. Existenmuchos mas tipos de materiales y uno solo tiene quemirar a su alrededor para darse cuenta de ello.
• Los materiales se clasifican en :1. Metálicos a) Ferrosos b) No Ferrosos2. No Metálicos
• Los Metales:Son materiales de origen mineral que estáncompuestos por uno o más elementos metálicos,pudiendo contener elementos no metálicos enpequeñas proporciones. Si está formado por un soloelemento químico se trata de un material metálicopuro, si está formado por más de un elementoquímico se trata de una aleación.
• Metales purosRara vez pueden obtenerse directamente dela naturaleza, para aislarlos a partir de losminerales que los contienen, se necesitanprocesos de transformación complejos.
• Ejemplos de metales puros:
• Ejemplos de metales puros:
• Ejemplos de metales puros:
• PROPIEDADES DE LOS METALES PUROS: Tienen una gran dureza. Se pueden trabajar mediante procesos de fundición. Son buenos conductores del calor y de la electricidad. Su resistencia mecánica permite utilizarlos en aplicaciones estructurales sometidas a grandes esfuerzos. Se pueden reciclar con facilidad. Destacan el cobre, el hierro, el aluminio, el oro y la plata.
• ALEACIONESUna aleación es una combinación de variosmetales, en la que también pueden participarpequeñas cantidades de algunos elementosno metálicos. Se elaboran para mejorar laspropiedades de los componentes originales.
•  Se pueden clasificar en: Aleaciones Ferrosas:Los metales ferrosos como su nombre lo indica suprincipal componente es el hierro, sus principalescaracterísticas son su gran resistencia a la tracción ydureza.Las principales aleaciones se logran con el estaño,plata, platino, manganeso, vanadio y titanio.
•  La principal es el acero, obtenido al añadir al hierroun porcentaje de carbono siempre inferior al 2%.Casi el 90% de los aceros usados en industria sonaceros al carbono. Los más resistentes se utilizanpara la fabricación de piezas sometidas a esfuerzosconstantes. En los aceros aleados intervienen otroselementos como el acero inoxidable, que incorporacromo.
•  Los principales productos representantes de losmateriales metálicos son:  Fundición de hierro  Aceros  Aceros inoxidablesSu temperatura de fusión va desde los 1360 ºC hastalos 1541 ºC y uno de sus principales problemas es lacorrosión.
•  Ejemplo de aleaciones férreas:
•  Aleaciones No Ferrosas:Por lo regular tienen menor resistencia a la tracción ydureza que los metales ferrosos, sin embargo suresistencia a la corrosión es superior. Su costo es altoen comparación a los materiales ferrosos pero con elaumento de su demanda y las nuevas técnicas deextracción y refinamiento se han logrado abatirconsiderablemente los costos, con lo que sucompetitividad ha crecido notablemente en losúltimos años.

clasificacion de los materiales

Desde una óptica ingenieril, los materiales técnicos se pueden clasificar, según su estructura (atómica y/o microscópica), en cuatro grandes grupos: metales, cerámicas (y vidrio), polímeros y semiconductores, a éstos se les pueden agregar los compuestos. Los materiales compuestos son mezclas no homogéneas de los tres primeros. Los tres primeros y los compuestos pueden considerarse materiales estructurales, mientras que los semiconductores, que se caracterizan por su conductividad eléctrica particular, e intermedia entre la de los conductores y la de los no conductores, pertenecen a un campo particular, el de la electrónica. Esta clasificación se fundamente en el hecho de que las propiedades, es decir las características observables de los materiales técnicos, dependen de su estructura a escala atómica y/o microscópica.

Materiales de Construcción
Una categoría especial son los Materiales de construcción, entendiendo por materiales de construcción los utilizados en la construcción de edificios. La importancia del tema queda en evidencia cuando pensamos que la construcción ha sido a lo largo de la historia una de las actividades prioritarias del hombre.
Los materiales de construcción pueden clasificarse en: naturales y artificiales.
Entre los materiales naturales podemos mencionar: mármoles, granitos, arena, grava, maderas, etc.
Entre los materiales artificiales podemos mencionar; piedras artificiales, productos cerámicos, ladrillos, tejas, vidrios, plásticos, etc. En la construcción los plásticos tienen un gran campo de aplicaciones, cañerías de agua y de luz, desagües, barnices, revestimientos protectores, paneles, etc.

materiales en tecnologia

La tecnología de materiales es el estudio y puesta en práctica de técnicas de análisis, estudios físicos y desarrollo de materiales. También es la disciplina de la ingeniería que trata sobre los procesos industriales que nos proporcionan las piezas que componen las máquinas y objetos diversos, a partir de las materias primas.

Ciencia y Tecnología de Materiales

El Área de Ciencia y Tecnología de Materiales del CSIC promueve el avance del conocimiento científico y desarrollo tecnológico de materiales al servicio de la sociedad. La aplicación de los materiales a nuevos usos se puede conseguir mejorando y cambiando sus propiedades por innovadores tratamientos y procesados. De forma similar la imaginación puesta al servicio de estos objetivos producirá nuevos materiales de propiedades nunca antes imaginadas.

Ciencia e ingenieria de los materiales

•  Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 4th Edition Troud Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales Página 1 de 5
•  Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 4th Edition Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales iii Cuarta edición William F. Smith Profesor Emérito de Ingeniería University of Central Florida Javad Hashemi, PhD. Profesor de Ingeniería Mecánica Texas Tech University Traducción Gabriel Nagore Cázares Pedro Alejandro González Caver Traductores profesionales Revisión técnica Leonarda Carrillo Avilés Profesora de Ciencia e Ingeniería de Materiales Universidad Iberoamericana, Ciudad de México José A. Bellido Velasco Doctorado en Química Macromolecular Escuela Politécnica Federal de Zurich, Suiza 9701056388 Director Higher Education: Miguel Ángel Toledo Castellanos iii iv Director editorial: Ricardo A. del Bosque Alayón Editor sponsor: Pablo Eduardo Roig Vázquez Editora de desarrollo: Paula Montaño González Supervisor de producción: Zeferino García García Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materials Cuarta edición Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales Página 2 de 5