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UNIDAD
CLASIFICACIÓN Y
CARACTERIZACIÓN DE LOS
MATERIALES
MATERIAL APLICACIONES PROPIEDADES EJEMPLOS OBTENCIÓN
Madera Muebles. Estructuras.
Embarcaciones.
No conduce el calor ni
la electricidad. Fácil
de trabajar.
Pino. Roble. Haya. A partir de árboles.
Metal Clips. Cuchillas. Cubiertos.
Estructuras.
Buen conductor del
calor y la electricidad.
Dúctil y maleable.
Acero. Cobre. Estaño.
Aluminio.
A partir de
determinados
minerales.
Plástico Bolígrafos. Carcasas de
electrodomésticos. Envases.
Ligero. Mal conductor
del calor y la
electricidad.
PVC. PET. Porexpán
(corcho blanco).
Metacrilato.
Mediante procesos
químicos, a partir del
petróleo.
Pétreos Encimeras. Fachadas y suelo
de edificios.
Pesados y resistentes.
Difíciles de trabajar.
Buenos aislantes del
calor y la electricidad.
Mármol. Granito. Se obtienen de las
rocas, en canteras.
Cerámica y
vidrio Vajillas. Ladrillos, tejas.
Ventanas, puertas. Cristales.
Duro. Frágil.
Transparente (solo
vidrio).
Loza. Porcelana.
Vidrio.
Cerámica: a partir de
arcillas y arenas por
moldeado y cocción.
Vidrio: se obtiene
mezclando y tratando
arena, caliza y sosa.
Textiles Ropa. Toldos. Flexibles y resistentes.
Fáciles de trabajar.
Algodón. Lana.
Nailon.
Se hilan y tejen fibras
de origen vegetal,
animal o sintético.
Químico el químico J. W.
Döbenreiner en 1829.
MATERIALES PUROS. Son aquellos que están tal y como son en la
naturaleza sin sufrir ningún cambio o alteración.
Todos los materiales están integrados por átomos
los que se organizan de diferentes maneras,
dependiendo del material que se trate y el estado
en el que se encuentra.
En 1869, el químico ruso
Dmitri Ivanovich Mendeleyev
desarrolló una tabla periódica
de los elementos según el
orden creciente de sus masas
atómicas.
Los materiales sean metálicos o no metálicos, orgánicos o
inorgánicos casi nunca se encuentran en el estado en el que van
a ser utilizados, por lo regular estos deben ser sometidos a un
conjunto de procesos para lograr las características requeridas
en tareas específicas. Estos procesos han requerido del
desarrollo de técnicas especiales muy elaboradas que han dado
el refinamiento necesario para cumplir con requerimientos
prácticos. También estos procesos aumentan notablemente el
costo de los materiales, tanto que esto puede significar varias
veces el costo original del material por lo que su estudio y
perfeccionamiento repercutirán directamente en el costo de los
materiales y los artículos que integraran.
Todos los materiales están integrados por átomos los que se
organizan de diferentes maneras, esto depende del material y
el estado.
*Metales. * Metaloides *No metales *covalentes etc
MATERIALES ORGÁNICOS ℮ INORGÁNICOS.
Materiales orgánicos
Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales
pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tetracloruros,
no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los
representantes de este grupo son:
•Plásticos
•Productos del petróleo
•Madera
•Papel
•Hule
•Piel
Materiales de origen inorgánico
Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales o relacionadas con el
carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor
que las sustancias orgánicas. Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en la
manufactura son:
•Los minerales
•El cemento
•La cerámica
•El vidrio
•El grafito (carbón mineral)
Metales y Aleaciones Los metales son ductiles
(facilmente conformables,
resistentes, buenos conductores
de calor y electricidad:
Aluminio, Cromo, Niquel, Cobre,
Hierro, Titanio, etc…
Las aleaciones son combinaciones
de metales hechas para mejorar
las propiedades de ciertos
metales:
Bronce (combinación de cobre y estaño)
Latón (cobre y zinc)
Acero (Hierro, Carbono, Manganeso, Tungsteno, Cromo, Niquel, Cobalto…)
ALEACIONES FERROSAS Y NO
FERROSAS. Resistencia
Fragilidad
Tenacidad
Resistencia
Fatiga
Maleabilidad
Colabilidad
Elasticidad
Conductibilidad
Los materiales no ferrosos son aquellos en cuya
composición no se encuentra el hierro. hay 3 tipos,
los pesados, los ligeros y los ultraligeros:
Pesados •Estaño
•Cobre
•cobalto
Ligeros •Titanio
•Aluminio
Ultraligeros •magnesio
MATERIALES CERÁMICOS.
Ceramicas y Vidrios
Las Cerámicas y los vidrios son
frágiles (bajo un impacto se
rompen fácilmente), duros, malos
conductores de calor y electricidad
(usados generalmente como
aislantes)
Cuarzo (SiO2)
Carburo de Titanio (Titanio
mezclado con carbono
MATERIALES POLIMEROS.
Monómero de polietileno
Polimeros Los Polimeros (poli significa
muchos) se dividen en plásticos y
elastomeros:
Los Plásticos (cuando se
deforman no regresan a su
forma original): grupo de
materiales sintéticos
procesados por calentamiento y
conformado o vaciados en
moldes (ej: Nylon)
Elastomeros (hule natural):
son elásticos (pueden estirarse
y regresar a su forma original)
Semiconductores
Semiconductores se
usan en electrónica (game
boy, XBOX, PS2,
computadoras…).
Semiconductores pueden
actuar como conductores y
aislantes al mismo tiempo.
Cu/SiC fibre composites
Composito
s
Los compositos se
forman a partir de
dos o más materiales
diferentes que
pueden ser metal,
ceramico o polimero
(ej: fibra de vidrio,
concreto, etc…)
Microstructure of a cast aluminum metal matrix
composite containing 30 volume percent SiC
particulate.
Historia de los
Materiales
Los materiales han tenido un gran impacto en la
evolución de la humanidad, estos han sido la clave del
progreso. Todas las civilizaciones han sido catalogadas
por los materiales que han usado, la edad de piedra, la
del bronce, etc. Sin embargo en tiempos recientes los
materiales han progresado, no en décadas o siglos, sino
en meses.
300,000 A.C.
PEDERNAL, LA PIEDRA MÁGICA, DE FÁCIL MANEJO PARA HACER
HERRAMIENTAS. EL INICIO DE LAS CERÁMICAS
5500 A.C. ORO NATIVO Y COBRE USADOS PARA HERRAMIENTAS Y ARMAS
INTRODUCCIÓN DE LOS METALES
5000 A.C. INTRODUCCIÓN DEL FUEGO Y EL “MARTILLEO” DEL COBRE PARA CAMBIAR
PROPIEDADES. INTRODUCCIÓN DEL PROCESADO DE MATERIALES
4000 A.C. FUSIÓN Y COLADO DE METALES. INTRODUCCIÓN DE PROCESADO Y
CONFORMADO DE MATERIALES
El primer objeto conocido de metal colado en un molde.
Maza de cobre
3500 A. C. REDUCCIÓN DE COBRE A PARTIR DE SU MINERAL. EL AMANECER DE LA
METALURGIA
Esta pintura en una tumba egipcia es uno de los primeros
registros del trabajado de metales
3000 A.C. USO DEL BRONCE. COMBINACIÓN DE ELEMENTOS PARA FABRICAR
ALEACIONES.
Bronce; la primera aleación
1450 A. C. DESCUBRIMIENTO DE LA FABRICACIÓN DE HIERRO
Ruedas de hierro
900 A. C. La civilización zapoteca elaboró piezas de oro por
fundición
1500 D. C. ALTO HORNO INVENTADO PARA PRODUCIR HIERRO. SE
PRESENTA LA ERA DE LA FABRICACIÓN DE HIERRO
Producción económica del hierro
1855 D. C. PATENTE DE BESSEMER PARA LA PRODUCCIÓN DE ACERO. DESARROLLÓ UN
MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN ECONÓMICA DE ACERO EN GRANDES
CANTIDADES. SURGIMIENTO DE LA FABRICACIÓN MODERNA DE ACERO
Sir Henry Bessemer (1813-1898
1886 D. C. PROCESO HALL. EXTRACCIÓN ELECTROQUÍMICA DE ALUMINIO,
HIZO DISPONIBLE AL ALUMINIO COMO UN MATERIAL
COMERCIAL
Celda Hall-Herault
1939 DESARROLLO COMERCIAL DEL NYLON.
CLAVE EN LA EVOLUCIÓN DE LOS PLÁSTICOS
1940 REFINACIÓN POR ZONAS, UN PROCESO DE PURIFICACIÓN,
PUNTO CRÍTICO PARA EL SURGIMIENTO DE LA TECNOLOGÍA DEL
SILICIO
1955
Catálisis de la polimerización, dio origen a una nueva
gama de plásticos y a un dramático crecimiento en su
aplicación en ingeniería
1950’S DESARROLLO DE ALEACIONES PARA ALTA TEMPERATURA, LAS
ALEACIONES BASE NÍQUEL IMPACTARON EL DESARROLLO DE
REACTORES
1960’S HABILIDAD PARA CRECER WAFERS DE SILICIO CADA VEZ MÁS Y
MÁS PEQUEÑAS
Wafers de silicio cada vez más pequeñas
1970’S
MINI PLANTAS. SURGIMIENTO DE UNA
NUEVA INDUSTRIA BASADO EN EL
PROCESAMIENTO DE MATERIALES DE
CHATARRA RECICLADA DE HIERRO
1980’S SUPERCONDUCTORES CERÁMICOS DE ALTA TEMPERATURA, RÁPIDA EVOLUCIÓN
ACOPLADA CON LA HABILIDAD PARA FABRICAR MATERIALES CERÁMICOS
Superconductor cerámico de alta temperatura
Relación
Estructura
Propiedades
Procesamiento
Funcionamiento
PROPIEDADES COMPARATIVAS DE LOS MATERIALES
Propiedad Metales Cerámicos Vidrios Polímeros Cemento y
Concreto
Compósitos
Resistencia a la Tensión E M B M B A-M-B
Resistencia a la
Compresión
M A B A A A-M-B
Resistencia a la Flexión A M B A M A-M-B
Resistencia al Desgaste A A B M B A-M-B
Dureza A-M A M B M A-M-B
Tenacidad A A B A B A-M-B
Plasticidad A B N A N A-M-B
Densidad A-M M-B M-B M-B M-B A-M-B
Conductividad térmica A B B N B A-M-B
Conductividad eléctrica A M-B N N N A-M-B
Propiedades Magnéticas E E N N N A-M-B
E = Excelente, A = Alta, M = Media, B = Baja, N = Nula
Clasificar según sus propiedades y
describir los diferentes tipos de
materiales en diversos objetos e
identificando su uso en la vida
cotidiana
2 1
3 8 9 10 12 11 7 6 5 4 3
13
7
6
5
4
2