Materiales- Upc- Materiales en ingeniería. Problemas resueltos
Clase 1 introducción ingeniería de materiales 22.08.11
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INGENIERIA DE LOS MATERIALES Lima, marzo del 2014 Dr. Ingº FORTUNATO ALVA DAVILA
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INGENIERIA DE LOS MATERIALES
Lima, marzo del 2014
Dr. Ingº FORTUNATO ALVA DAVILA
INTRODUCCION
HISTORIA
El desarrollo y la evolución de las sociedades han
estado relacionados a la capacidad de sus miembros,
para producir y conformar los materiales necesarios
para satisfacer sus necesidades.
Los historiadores han encontrado útil clasificar las
primeras civilizaciones a partir de algunos materiales
usados:
Edad de Piedra, Edad de Cobre, Edad de Bronce,
Edad del Hierro.
INTRODUCCION
La rueda se inventó alrededor de 4 000 a. C., y desde entonces ha sido una de las tecnologías más útiles. Esta rueda se expone en el Museo Nacional de Teheráan –Irán.
INTRODUCCION
Las primeras civilizaciones tuvieron poca disponibilidad de
materiales. Sólo se disponía de materiales naturales como
piedras, madera, arcilla, cuero, etc.
Los metales no-preciosos raramente se encuentran en la
naturaleza, sino que están en forma de minerales y se
requiere un proceso de separación del metal puro a
partir del mineral correspondiente.
Con el transcurso del tiempo, se llegó a técnicas para
producir materiales con nuevas propiedades superiores a
las de los naturales (aleaciones).
INTRODUCCION
Hace poco tiempo, los científicos llegaron a comprender
la relación entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades.
Este conocimiento, adquirido en los últimos 200 años,
los ha capacitado, para modificar o adaptar las
características de los materiales.
Uno de los científicos más relevantes en este campo ha
sido Willard Gibbs al demostrar la relación entre las
propiedades de un material y su microestructura.
INTRODUCCION
Se han desarrollado miles de materiales distintos con características
muy especiales para satisfacer las necesidades de la sociedad,
se trata de los: metales, plásticos, vidrios y fibras.
Una de las grandes revoluciones de esta ciencia fue el descubrimiento
de las diferentes fases térmicas de los metales y, en especial, del
ACERO.
Actualmente los adelantos electrónicos más sofisticados se basan en
componentes denominados materiales SEMICONDUCTORES
La edad de piedra, se refiere al período en el que un
grupo humano en particular empleaba este material junto
con otros de origen natural como la madera o el hueso.
Los Aztecas y los Mayas, lograron importantes avances
culturales, sin embargo no superaron la edad de piedra,
por la enorme variedad de materiales pétreos con los que
contaban, los cuales suplían ampliamente las
necesidades que enfrentaron.
INTRODUCCION
INTRODUCCION
Herramientas de piedra
INTRODUCCION
La edad de bronce, a la cual algunos se refieren como
"edad de los metales" se refiere al uso de metales y
aleaciones, cuya importancia radica en que la obtención
de ellos requiere de la adquisición de tecnologías
metalúrgicas complejas.
El bronce es la más famosa de las aleaciones a las que
se refiere la historia para referirse a la aparición de
culturas clásicas y el acero para la era de la
revolución industrial.
INTRODUCCION
La era más reciente se conoce como "era de los
polímeros“, debido a que el uso de los mismos se debe a
los avances en la química de gran complejidad.
Los polímeros pueden tener cualquier propiedad física, su
uso se hizo tan masivo que define muy bien a las
sociedades modernas (sociedades plásticas).
La historia, como el desarrollo de los materiales, no
se detiene. Actualmente se imponen los materiales
compuestos. Formados por la unión de otros.
CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES
Ciencia de los materiales
Estudia la relación entre la estructura y las
propiedades de los materiales.
Ingeniería de los Materiales
Estudia las relaciones propiedades- estructura y
diseña la estructura de un material para conseguir un
conjunto predeterminado de propiedades.
Esta ingeniería está muy relacionada con la mecánica y
la fabricación.
CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES
“Estructura”. A nivel atómico, la estructura se
refiere a la organización de átomos o moléculas
entre sí.
“Propiedad”, cuando un material está expuesto a
estímulos externos que provocan algún tipo de respuesta.
Por ejemplo, una probeta sometida a esfuerzos,
experimenta una deformación.
Las propiedades de los materiales sólidos, se
agrupan en: mecánicas, eléctricas, térmicas,
magnéticas, ópticas y químicas.
CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES
La ciencia de los materiales es una disciplina que
estudia los conocimientos fundamentales sobre las
propiedades físicas macroscópicas de los
materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la
ingeniería buscando que éstos puedan ser utilizados en
la fabricación de máquinas y herramientas diversas.
También, incluye elementos de la química y física, así
como las ingenierías, mecánica, civil y eléctrica y
ciencias ambientales. Con la atención puesta de los
medios en la nanociencia y la nanotecnología.
¿Por qué se estudian los materiales?.
Muchos científicos o ingenieros, sean mecánicos,
mecatrónicos, civiles, químicos o electricistas, se
encontrarán con un problema de diseño en el cual
deben utilizar los materiales.
A menudo el problema que se presenta es la elección
del material más apropiado de entre los muchos
materiales disponibles.
CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES
Clasificación de los materiales
La ciencia de los materiales clasifica a los materiales en
función de sus propiedades y su estructura atómica.
La clasificación es la siguiente:
Metales
Cerámicos
Polímeros
Metales compuestos
Semiconductores
Clasificación de los materiales
Metales: Son elementos químicos caracterizados
por ser buenos conductores del calor y la
electricidad, poseen alta densidad, y son sólidos en
temperaturas normales (excepto el mercurio).
El concepto de metal refiere tanto a elementos puros, así
como aleaciones con características metálicas, como el
acero y el bronce.
Los metales comprenden la mayor parte de la tabla
periódica de los elementos y se separan de los no
metales por una línea diagonal entre el boro y el
polonio.
Cerámicos
Son los compuestos químicos constituidos por metales y no metales (óxidos, nitruros y carburos) pertenecen al grupo de los cerámicos, que incluye minerales de arcilla, cemento y vidrio.
Por lo general, son aislantes eléctricos y térmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos son más resistentes que los metales y los polímeros.
Desde el punto de vista mecánico, los cerámicos son duros y muy frágiles.
Clasificación de los materiales
Polímeros
Los polímeros comprenden materiales que van
desde los familiares plásticos al caucho.
Se trata de compuestos orgánicos, basados en
el carbono, hidrógeno y otros elementos no
metálicos, caracterizados por la gran longitud
de las estructuras moleculares.
Los polímeros poseen densidades bajas y
extraordinaria flexibilidad.
Clasificación de los materiales
Clasificación de los materiales
Materiales compuestos
Los materiales compuestos son aquellos 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 de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza y conductividad
Clasificación de los materiales
Materiales CompuestosEstos 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 los materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que tengan alta resistencia a la corrosión y al desgaste.
A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por algunos factores que elevan mucho su costo, como la dificultad de su fabricación.
Clasificación de los materiales
Semiconductores
Los semiconductores tienen propiedades eléctricas
intermedias entre los conductores y los aislantes
eléctricos.
Las características eléctricas de los semiconductores son
extremadamente sensibles a la presencia de diminutas
concentraciones de átomos de impurezas. Los
semiconductores posibilitan la fabricación de los
circuitos integrados que han revolucionado, en las
últimas décadas, la industria electrónica y de
ordenadores.
