REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO

SANTIAGO MARIO

EXTENSIN MARACAY

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES.

Elaborado por:

Lisbeth Martinez.

CI. 17.215.509

Seccin II

Maracay, Mayo de 2015.

CONCLUSION.

Los materiales son un parte importante de la ingeniera es por ellos el anlisis de cada

uno de ellos donde La capacidad de los materiales para conducir la electricidad

depende de su estructura y de la interaccin de los tomos que los componen. Las

partculas que componen a los tomos pueden tener distintos tipos de cargas,

positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). Las propiedades

mecnicas de los materiales nos permiten diferenciar un material de otro ya sea por su

composicin, estructura o comportamiento ante algn efecto fsico o qumico, estas

propiedades son usadas en dichos materiales de acuerdo a algunas necesidades

creadas a medida que ha pasado la historia, dependiendo de los gustos y propiamente

de aquella necesidad en donde se enfoca en el material para que este solucione a

cabalidad la exigencia creada.

Por propiedad trmica se entiende la respuesta de un material a la aplicacin

de calor. A Medida que un slido absorbe energa en forma de calor, su temperatura y

sus dimensiones Aumentan. La energa puede transportarse a las regiones ms fras

de la probeta si existen gradientes De temperatura y, finalmente, la probeta puede

fundirse. La capacidad calorfica, la Dilatacin trmica y la conductividad trmica

son propiedades crticas en la utilizacin prctica De los slidos. Los materiales

magnticos son importantes materiales industriales necesarios para muchos diseos

en ingeniera. Primeramente penetraremos en el origen del magnetismo de los

materiales ferromagnticos y examinaremos brevemente algunas de las unidades

bsicas y relaciones asociadas con el magnetismo y con los materiales magnticos.

Posteriormente investigaremos algunas de las propiedades ms importantes de los

campos magnticos y estudiaremos la formacin y movimiento de los dominios en

los materiales ferromagnticos. A continuacin discutiremos algunos aspectos de la

estructura y propiedades de algunos materiales ferromagnticos industriales, tanto

blandos como duros. Finalmente describiremos brevemente el ferromagnetismo y la

estructura y propiedades de las ferritas, que son materiales magnticos cermicos.

Los materiales.

Son las materias primas transformadas mediante procesos fsicos y/o

qumicos, que son utilizados para fabricar productos. Ejemplo de Materiales son los

tableros de madera, el plstico, lminas de metal, etc. Los productos tecnolgicos son

ya los objetos construidos para satisfacer las necesidades del ser humano. Una mesa,

una viga, un vestido, etc. El proceso sera: primero se extrae la materia prima,

posteriormente se convierte en un material, y con los materiales construimos el

producto tecnolgico.

Los Principales Materiales son:

Materiales Cermicos: se obtienen moldeando la arcilla y sometindola

despus a un proceso de coccin a altas temperaturas. Son ejemplos la cermica y la

porcelana.

Materiales Plsticos: se obtienen a partir del petrleo, el gas natural, las

materias vegetales (como la celulosa) y las protenas animales. El celofn, el

PVC y el caucho son plsticos. Puedes saber ms sobre los plsticos en este

enlace: Los Plsticos.

Materiales Metlicos: se obtienen de los minerales que forman parte de las

rocas. Son metales el hierro, el acero, el cobre, el plomo, el estao y el

aluminio, entre otros muchos. Puedes saber ms sobre los materiales

metlicos en este enlace: Los Metales.

Maderas: se obtienen de la parte leosa de los rboles. El abeto, el pino y el

castao, entre otros, son especies arbreas aprovechables que existen en la

naturaleza. Puedes saber ms sobre la madera en este enlace: Madera.

Materiales Textiles: algunos se obtienen de materias primas naturales como

la lana, el algodn y la seda; otros, como el nailon y la lycra son materiales

plsticos.

Materiales Ptreos: se extraen de las rocas en diferentes formas, desde

grandes bloques hasta arenillas. Algunos materiales ptreos son el mrmol, la

pizarra, el vidrio o el yeso.

Lgicamente los materiales se eligen por sus propiedades.

Qu son las propiedades de los materiales?

Propiedades de los materiales: son el conjunto de caractersticas que hacen

que el material se comporte de una manera determinada ante estmulos externos como

la luz, el calor, las fuerzas, etc.

Propiedades Elctricas de los Materiales

Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el la corriente

elctrica.

Una propiedad elctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que tienen

los materiales para transmitir la corriente elctrica. En funcin de ella los materiales

pueden ser:

Conductores: Lo son si permiten el paso de la corriente fcilmente por ellos

Aislantes: Lo son si no permiten fcilmente el paso de la corriente por ellos.

Semiconductores: se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso

de la corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son

conductores a partir de una temperatura determinada y por debajo de esa

temperatura son aislantes).

Conductividad y resistividad.

Artculos principales: Conductividad elctrica y Resistividad.

La conductividad elctrica es la propiedad de los materiales que cuantifica la

facilidad con que las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un

campo elctrico. La resistividad es una magnitud inversa a la conductividad,

aludiendo al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus

desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de

resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicar

que es un buen conductor. Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la

temperatura, mientras que la de los semiconductores disminuye ante el aumento de la

temperatura.

Los materiales se clasifican segn su conductividad elctrica o resistividad en

conductores, dielctricos, semiconductores y superconductores.

Conductores elctricos. Son los materiales que, puestos en contacto con un cuerpo

cargado de electricidad, transmiten sta a todos los puntos de su superficie. Los

mejores conductores elctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros

materiales, no metlicos, que tambin poseen la propiedad de conducir la electricidad,

como son el grafito, las soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier

material en estado de plasma. Para el transporte de la energa elctrica, as como para

cualquier instalacin de uso domstico o industrial, el metal ms empleado es el

cobre en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el

aluminio, metal que si bien tiene una conductividad elctrica del orden del 60 % de la

del cobre es, sin embargo, un material mucho menos denso, lo que favorece su

empleo en lneas de transmisin de energa elctrica en las redes de alta tensin. Para

aplicaciones especiales se utiliza como conductor el oro.

Dielctricos. Son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden

ser utilizados como aislantes. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son vidrio,

cermica, plsticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas

para uso industrial y electrnico y la baquelita. Aunque no existen materiales

absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son

materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos (forrando con ellos los

conductores elctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los

sistemas elctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensin,

pueden producir una descarga) y para confeccionar aisladores (elementos utilizados

en las redes de distribucin elctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que

haya contacto elctrico). Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes

bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por ejemplo, es aislante a

temperatura ambiente y seco pero, bajo condiciones de frecuencia de la seal y

potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.

La conductividad se designa por la letra griega sigma minscula ( \sigma ) y

se mide en siemens por metro, mientras que la resistividad se designa por la letra

griega rho minscula () y se mide en ohms por metro (m, a veces tambin en

mm/m).

Propiedades Mecnicas.

Estas quizs son las ms importantes, ya que nos describen el comportamiento

de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una

propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecnica, que es la resistencia

que presenta un material ante fuerzas externas. Algunas ms Concretas son:

Elasticidad: propiedad de los materiales de recuperar su forma original

cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material

muy elstico, despus de hacer una fuerza sobre l y deformarlo, al soltar la

fuerza vuelve a su forma original. Lo contrario a esta propiedad sera la

plasticidad.

Plasticidad: propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones

permanentes.

Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en lminas o planchas.

Ductilidad: propiedad de un material para extenderse formando cables o

hilos.

Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El

ms duro es el diamante. Los diamantes solo se pueden rayar con otro

diamante. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs,

escala de 1 a 10, correspondiendo la dureza 10 al material ms duro.

Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es

golpeado.

Fragilidad: seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpos

de romperse fcilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es

frgil y duro.

Deformacin: es el proceso por el cual una pieza, metlica o no metlica,

sufre una elongacin por una fuerza aplicada en equilibrio esttico o

dinmico, es decir, la aplicacin de fuerzas paralelas con sentido contrario;

este puede ser resultado, por ejemplo de una fuerza y una reaccin de apoyo,

un momento par o la aplicacin de dos fuerzas de igual magnitud, direccin y

sentido contrario (como es el caso de los ensayos de tensin y compresin).

Cizalladura o cortadura: Las fuerzas actan en sentidos contrarios sobre dos

planos contiguos del cuerpo, tratando de producir el deslizamiento de uno con

respecto al otro.

Fuerza en torsin: la fuerza externa aplicada intenta torcer al material. la

fuerza externa recibe el nombre de torque o momento de torsin. Cualquier

fuerza externa que se aplique sobre un material causa deformacin, la cual se

define como el cambio de longitud a lo largo de la lnea de accin de la

fuerza. Para estudiar la reaccin de los materiales a las fuerzas externas que se

aplican, se utiliza el concepto de esfuerzo. El esfuerzo tiene las mismas

unidades de la presin, es decir, unidades de fuerza por unidad de rea. En el

sistema mtrico, el esfuerzo se mide en Pascales (N/m2). En el sistema ingls,

en psi (lb/in2). En aplicaciones de ingeniera, es muy comn expresar el

esfuerzo en unidades de Kg /cm2

Fuerzas de compresin: la Fuerza aplicada intenta comprimir o acotar al

material a lo largo de su lnea de accin. El esfuerzo de compresin es el

resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un slido

deformable, estas se caracteriza porque contrario a la traccin tienden a

provocar una reduccin de volumen o acortamiento en determinada direccin,

las caractersticas de las fuerzas aplicadas en este caso son iguales a las que

generan el esfuerzo a traccin, pero las fuerzas invertidas ocasionan en este

caso que el material quede comprimido (deformacin negativa), tambin es el

esfuerzo que resiste el acortamiento de una fuerza de compresin.

Esfuerzo a traccin. Las fuerzas internas de un elemento estn ubicadas

dentro del material por lo que se distribuyen uniformemente en toda el rea

del mismo, al aplicar sobre el dos fuerzas de igual magnitud, direcciones

opuestas y totalmente normales a su superficie se generan esfuerzos internos

denotados con la letra (sigma), estos esfuerzos producen que se separen

entre si las distintas partculas que componen la pieza, tendiendo a alargarla

(deformaciones positivas) ya que como se mencion las fuerzas se encuentran

en sentido opuesto, el esfuerzo interno generado por estas caractersticas se

llama esfuerzo de traccin

Propiedades Trmicas

Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor.

Conductividad trmica: es la propiedad de los materiales de transmitir el

calor, producindose, lgicamente una sensacin de fri al tocarlos. Un

material puede ser buen conductor trmico o malo.

Fusibilidad: facilidad con que un material puede fundirse (pasar de lquido a

solido o viceversa).

Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o

con otro material. Lgicamente los materiales con buena fusibilidad suelen

tener buena soldabilidad.

Dilatacin: es el aumento de tamao que experimenta un material cuando se

eleva su temperatura.

Nota: Las juntas de dilatacin (separacin) se hacen para que al aumentar de

volumen por el calor el material pueda alargarse sin curvarse.

Capacidad calorfica: Cuando se calienta un material slido, ste

experimenta un aumento de temperatura, indicando con ello que alguna

energa se ha absorbido. La capacidad calorfica es una propiedad que indica

la habilidad de un material para absorber calor de su entorno; representa la

cantidad de energa necesaria para producir un aumento unitario de la

temperatura. En trminos matemticos, la capacidad calorfica C se expresa

como sigue:

Donde, dQ es la energa necesaria para producir un cambio dT en la temperatura.

Generalmente, la capacidad calorfica se expresa por mol de material (por ejemplo,

J/mol-K ocal/mol-K). Tambin se emplea la expresin calor especfico (identificada

por la letra minscula c), que representa la capacidad calorfica por unidad de masa y

tiene diferentes unidades ( J/kg-K, cal/g-K, Btu/lbm-F).En realidad existen dos

maneras de medir esta propiedad, de acuerdo con las condiciones del medio en que se

realiza la transferencia de calor. Una es medir la capacidad calorfica mientras se

mantiene constante el volumen de la probeta, en este caso se representa como Cu; la

otra es bajo presin externa constante, y se representa como Cp. La magnitud de Cp

casi siempre es mayor que Cu; sin embargo, esta diferencia es muy pequea en la

mayora de los materiales slidos a temperatura ambiente y por abajo de sta.

Dilatacin La mayora de los materiales slidos se expanden cuando son

calentados y se contraen cuando son enfriados. El cambio de longitud con la

temperatura en un material slido puede expresarse de la siguiente manera:

(19.3a) o bien, (19.3b) donde l 0 y l f representan, respectivamente, las longitudes

inicial y final al cambiar la temperaturade T0 a Tf . El parmetro l se denomina

coeficiente lineal de dilatacin trmica; es

Propiedades pticas

Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material.

Materiales opacos: no se pueden ver los objetos a travs de ellos.

Materiales transparentes: los objetos se pueden ver a travs de ellos, pues

dejan pasar los rayos de luz.

Materiales translcidos: estos materiales permiten el paso de la luz, pero no

dejan ver con nitidez a travs de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla.

Fenmenos pticos. Al interactuar con la estructura electrnica o cristalina de un

material, los fotones de una fuente externa crean varios fenmenos pticos. Si los

fotones incidentes interactan con los electrones de valencia pueden ocurrir varias

cosas: los fotones ceden energa al material, en cuyo caso hay absorcin; o puede ser

que cuando los fotones aportan energa, de inmediato el material emite electrones de

idntica energa, de forma que se produce reflexin. Tambin puede que los fotones

no interacten con la estructura electrnica del material, en ese caso ocurre la

transmisin. En cualquiera de estos tres casos, la velocidad de los fotones cambia;

este cambio propicia la refraccin.

Un rayo incidente de intensidad I0 parcialmente puede reflejarse, absorberse y

transmitirse. Esta intensidad I0 se puede expresar como:

I0 = Ir + Ia + It

donde Ir es la porcin reflejada, Ia es la parte absorbida e It es la porcin transmitida

a travs del material. Determinar el comportamiento de los fotones respecto al

material es necesario conocer varios factores internos de este, particularmente la

energa requerida para excitar un electrn hacia un estado de energa ms elevado.

Ahora examinaremos cada uno de estos cuatro fenmenos:

Refraccin. Cuando un fotn es transmitido provoca la polarizacin de

electrones en el material y, al interactuar con el material polarizado, pierde

parte de su energa. La velocidad de la luz se puede relacionar con la facilidad

con la cual un material se polariza tanto elctricamente (permisividad) como

magnticamente (permeabilidad).

Sin embargo, los materiales pticos no son magnticos, por tanto la permeabilidad

puede no tomarse en cuenta.

Dado que la velocidad de los fotones disminuye, cuando el haz entra al material

cambia de direccin. Suponiendo que un haz de fotones viaja en el vaco e incide

sobre un material, a y b son los ngulos que los haces incidentes y refractados tienen

con el plano de la superficie del material, entonces:

n = c = l vaco= sen a

v l sen b

La relacin es el ndice de refraccin, c es la velocidad de la luz en el vaco y v la

velocidad de la luz dentro del material. Si los fotones viajan en el material 1 y de ah

pasan al material 2, las velocidades de los haces incidentes y refractados dependen de

la relacin entre sus ndices de refraccin.

v1 = n1 = sen a

v2 n2 sen b

Con la ltima expresin de esta igualdad podemos determinar si el haz ser

transmitido como un haz refractado o si se reflejar. Si el ngulo b es igual a 90, el

haz que viajaba a travs del material se refleja.

Cuando el material ser polariza fcilmente habr ms interaccin de fotones con la

estructura electrnica del mismo. Entonces, es de esperarse una relacin entre el

ndice de refraccin y la constante dielctrica del material.

Reflexin. Cuando un haz de fotones golpea un material, stos interactan

con los electrones de valencia y ceden su energa. Cuando las bandas de

valencia no estn totalmente ocupadas, cualquier radiacin, de casi cualquier

longitud de onda, excita a los electrones hacia niveles superiores de energa.

Podra esperarse que, si los fotones son totalmente absorbidos, no se reflejara

luz y el material aparecera de color negro. Sin embargo, cuando fotones de

longitud casi idntica vuelven a ser emitidos, mientras que los electrones

excitados regresan a sus niveles inferiores de energa, ocurre la reflexin.

Dado que la totalidad del espectro visible se refleja, los materiales con esta

propiedad tienen un color blanco o plateado (en los metales).La reflectividad

R da la fraccin del haz incidente que se refleja y est relacionada con el

ndice de refraccin. Si el material est en el vaco o en el aire:

R= n-1

n+1

Si el material est en algn otro medio, con un ndice de refraccin ni entonces:

R= n- ni

n+ni

Los materiales con alto ndice de refraccin tienen mayor reflectividad que aquellos

cuyo ndice es bajo. La reflectividad y el ndice de refraccin varan con la longitud

de onda de los fotones.

Absorcin. La porcin de haz incidente que no es reflejada por el material es

absorbida o transmitida a travs del mismo. La fraccin de luz absorbida est

relacionada con el espesor del material y la forma en la cual los fotones

interactan con su estructura. La intensidad del haz, despus de pasar a travs

del material, est dada por:

I = I0 exp (-m x)

Donde x es la trayectoria a travs de la cual se mueven los fotones (por lo general, el

espesor del material), m es el coeficiente lineal de absorcin del material para los

fotones, I0 es la intensidad del haz, despus de reflejarse en la superficie delantera, e

I es la intensidad del haz cuando llega a la superficie trasera.

La absorcin ocurre debido a varios mecanismos. En la dispersin de Raleigh, el

fotn interacta con electrones en rbita y sufre una deflexin sin cambios de energa;

este resultado es ms significativo para tomos con alto nmero atmico y para

fotones de baja energa. La dispersin Compton es causada por la interaccin entre

electrones en rbita y fotones; as, el electrn es expulsado del tomo y, por tanto,

consume parte de la energa del fotn. De nuevo, tomos con nmeros atmicos ms

altos y energas de fotn menores causan mayor dispersin. El efecto fotoelctrico se

presentar cuando a la energa del fotn se consuma al romperse la unin entre el

electrn y su ncleo. Conforme la energa del fotn aumenta (reduciendo la longitud

de onda), ocurrir menos absorcin, hasta que el fotn tenga una energa igual a la de

la unin. A este nivel de energa, el coeficiente de absorcin se incrementa de

manera significativa. La energa o longitud de onda a la que esto ocurre se conoce

como margen de absorcin. Cuando los fotones no interactan con imperfecciones de

la materia, se dice que ste es transparente. ste es el caso del vidrio, cermicos

cristalinos de alta pureza y de polmeros amorfos como acrlicos, policarbonatos y

polisulfones.

Transmisin. La fraccin del haz que no ha sido reflejada ni absorbida se

transmite a travs del material. Podemos determinar la fraccin del haz que se

ha transmitido por medio de la siguiente ecuacin.

It= I0 (1- R )2 exp (-m x)

De nuevo observamos que la intensidad del haz transmitido depender de la longitud

de onda de los fotones dentro del haz. Si sobre un material incide un haz de luz

blanca y se absorben, se reflejan y se transmiten fracciones equivalentes de fotones

con longitudes de onda diferentes, el haz transmitido tambin ser de luz blanca.

Pero, si los fotones de longitud de onda ms larga son absorbidos en mayor

proporcin que los de longitud de onda ms corta, la luz transmitida aparecer del

color de la longitud de onda corta cuya absorcin haya sido menor. La transparencia

no es otra cosa que la transmisin ntegra de los haces de luz que inciden sobre el

material y la intensidad del haz tambin depende de caractersticas micro

estructurales.

Cuando cualquiera de estos tres fenmenos pticos se da de forma que solo fotones

con un intervalo especfico de longitud de onda son absorbidos, reflejados o

transmitidos, se producen propiedades pticas poco comunes, que se traducen en

cambios de color (policroma), colores caractersticos (como el rojo del lser de rub

dopado), etc.

En el siguiente captulo continuaremos con el estudio de fenmenos pticos, esta vez

considerando los casos en que los fotones son emitidos por un material.

Luminiscencia La luminiscencia es la propiedad que posee un mineral para

emitir luz casi en la oscuridad, y que no procede de la incandescencia del

mismo (luz fra). Se distinguen cuatro clases:

Triboluminiscencia: es la luminiscencia producida por determinadas sustancias

cristalinas mediante accin fsica o mecnica, es decir, al romperse, triturarse, frotarse

o rayarse, ejemplo de la fluorita, calcita y blenda.

La Termoluminiscencia: es la luminiscencia producida por determinados minerales

al ser calentados, ejemplo de la calcita, apatito y feldespato.

La Fluorescencia: es la luminiscencia producida por determinados minerales cuando

son expuestos a la accin de ciertos rayos (rayos X, ultravioleta, visibles, catdicos y

radiactivos). Estas radiaciones son transformadas por el mineral en ondas luminosas

de longitud de onda mayor que la de los rayos que inciden en l.

La fosforescencia: es la luminiscencia producida por un mineral durante un tiempo

ms o menos largo, despus de que ha cesado la fuente de radiacin excitadora.

Ejemplo de minerales fosforescentes son la blenda y determinadas calcitas.

Propiedades Magnticas de los Materiales

Propiedades magnticas.

Materiales magnticos. En fsica se denomina permeabilidad magntica a la

capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a travs de s los

campos magnticos, la cual est dada por la relacin entre la intensidad de campo

magntico existente y la induccin magntica que aparece en el interior de dicho

material.

Propiedades fsico-qumicas.

Resistencia a la Corrosin: La corrosin es definida como el deterioro de un

material a consecuencia de un ataque electroqumico por su entorno. Siempre que la

corrosin est originada por una reaccin electroqumica (oxidacin), la velocidad a

la que tiene lugar depender en alguna medida de la temperatura, la salinidad del

fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestin. Otros

materiales no metlicos tambin sufren corrosin mediante otros mecanismos. La

corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (oxido reduccin) en la que

intervienen dos factores: la pieza manufacturada y/o el ambiente, o por medio de una

reaccin electroqumica.

Los ms conocidos son las alteraciones qumicas de los metales a causa del

aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formacin de ptina verde en el

cobre y sus aleaciones (bronce, latn). Sin embargo, la corrosin es un fenmeno

mucho ms amplio que afecta a todos los materiales (metales, cermicas, polmeros,

etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmsfera, alta temperatura, etc.). Es un

problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza)

y, adems, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos

se disuelve 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos

nanmetros o picmetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la

cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante. La

corrosin es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de

qumica y de fsica (fsico-qumica).

Maleabilidad: La maleabilidad es la propiedad de un material blando de adquirir una

deformacin acuosa mediante una descompresin sin romperse. A diferencia de la

ductilidad, que permite la obtencin de hilos, la maleabilidad favorece la obtencin

de delgadas lminas de material. El elemento conocido ms maleable es el oro, que se

puede malear hasta lminas de una diezmilsima de milmetro de espesor. Tambin

presentan esta caracterstica otros metales como el platino, la plata, el cobre, el hierro

y el aluminio.

Reduccin: Se denomina reaccin de reduccin-oxidacin, de xido-reduccin o,

simplemente, reaccin redox, a toda reaccin qumica en la que uno o ms electrones

se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidacin.

Para que exista una reaccin de reduccin-oxidacin, en el sistema debe haber un

elemento que ceda electrones, y otro que los acepte: El agente oxidante es el elemento

qumico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidacin

inferior al que tena, es decir, siendo reducido. El agente reductor es aquel elemento

qumico que suministra electrones de su estructura qumica al medio, aumentando su

estado de oxidacin, es decir, siendo oxidado. Cuando un elemento qumico reductor

cede electrones al medio, se convierte en un elemento oxidado, y la relacin que

guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox.

Anlogamente, se dice que, cuando un elemento qumico capta electrones del medio,

este se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su

precursor oxidado.

Reutilizacin: Reutilizar es la accin de volver a utilizar los bienes o productos. As,

el aceite puede reutilizarse convertido en biodisel, para ser utilizado por cualquier

vehculo con motor disel. Cuantos ms objetos volvamos a utilizar menos basura

produciremos y menos recurso tendremos que gastar. Reciclar se trata de volver a

utilizar materiales como el papel o el vidrio para fabricar de nuevo productos

parecidos folios, botellas, etc.

Reciclabilidad: El reciclaje es un proceso fisicoqumico o mecnico o trabajo que

consiste en someter a una materia o un producto ya utilizado (basura), a un ciclo de

tratamiento total o parcial para obtener una materia prima o un nuevo producto.

Tambin se podra definir como la obtencin de materias primas a partir de desechos,

introducindolos de nuevo en el ciclo de vida y se produce ante la perspectiva del

agotamiento de recursos naturales, macro econmico y para eliminar de forma eficaz

los desechos de los humanos que no necesitamos.

Colabilidad: La colabilidad de un metal fundido depende de su fluidez la cual le

permite penetrar todas las cavidades de un molde y llenarlo en su totalidad;

produciendo de esta forma una pieza completa y sana.

Conformabilidad: Facilidad relativa por la que diversas aleaciones pueden

deformarse por laminacin, extrusin, estirado, embuticin, forja, etc.

Ponen de manifiesto el comportamiento frente a determinados metales.

Magnetismo: es la capacidad de atraer a otros materiales metlicos

Propiedades Qumicas de los Materiales

Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformacin debida a su

interaccin con otras sustancias. El material se transforma en otro diferente (reaccin

qumica)

La oxidacin: es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en

contacto con el oxgeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que ms se

oxidan. Si un material se oxida con el agua se puede decir que se corroe en lugar de

se oxida. La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llama orn y es

muy txica. No llevarse las manos a la boca despus de tocarla.

Diamagnetismo

En 1847, Michael Faraday descubri que una muestra de bismuto era repelida por un

imn potente. A tales sustancias las llam diamagnticas. El diamagnetismo es una

forma muy dbil de campo magntico que no es permanente y persiste slo mientras

un campo externo est presente. Un campo magntico que acta sobre un tomo,

induce un dipolo magntico en todo el tomo, influyendo sobre el momento

magntico a travs de los electrones orbitales. Estos dipolos se oponen al campo

magntico, causando que la magnetizacin sea menor que la unidad. Este

comportamiento proporciona una permeabilidad relativa de aproximadamente

0,99995 y la susceptibilidad magntica es negativa. El comportamiento diamagntico

no tiene aplicaciones importantes en materiales o dispositivos magnticos. Cuando

estos materiales se colocan entre los polos de un fuerte electroimn son atrados hacia

las regiones donde el campo es menor.

Paramagnetismo

Cuando los materiales tienen electrones no pareados, se les asocia un momento

magntico neto debido al espn o giro electrnico. Cuando se aplica un campo

magntico los dipolos se alinean con el mismo, lo aumentan, y dan origen a una

permeabilidad relativa mayor que la unidad (1,01) y a una pequea pero positiva

susceptibilidad magntica. Las susceptibilidades para los materiales paramagnticos

van desde 10-5 a 10-2. Sin embargo, debido a que los dipolos no interactan, se

requieren campos magnticos extremadamente grandes para alinear a todos los

dipolos. Este efecto es importante solamente a temperaturas elevadas. Estos

materiales son considerados no magnticos debido a que solo presentan

magnetizacin en presencia de un campo externo, adems la densidad de flujo en

estos materiales es prcticamente la misma que en el vaco.

Ferromagnetismo

Estos materiales metlicos poseen un momento magntico permanente en

ausencia del campo externo aplicado y manifiestan magnetizaciones permanentes

muy grandes. Este comportamiento se debe a los niveles de energa incompletos en el

nivel 3d (para el hierro, nquel y el cobalto), o bien el nivel 4f (para el gadolinio). En

este tipo de materiales los dipolos permanentes no pareados se alinean con el campo

magntico aplicado. Debido al reforzamiento mutuo de los dipolos se produce una

gran intensificacin del campo impuesto, aun para campos magnticos pequeos,

proporcionando permeabilidades relativas altas. Los materiales ferromagnticos

pueden tener susceptibilidades magnticas tan altas como 106, por lo que H

Podemos disminuir la efectividad del acoplamiento entre tomos vecinos que

causa el ferromagnetismo al aumentar la temperatura de una sustancia. A la

temperatura a la cual un material ferromagntico se vuelve paramagntico se le

denomina temperatura Curie. La temperatura Curie del hierro, por ejemplo, es de

770oC; arriba de esta temperatura, el hierro es paramagntico.

Anti ferromagnetismo

En algunos materiales, los momentos magnticos producidos en los dipolos

circundantes se alinean oponindose unos a otros en el campo magntico. Estos

materiales tienen una magnetizacin nula. La diferencia entre el ferromagnetismo y el

anti ferromagnetismo estriba en las interacciones entre los dipolos circundantes, ya

sea que se refuercen o se opongan entre s.

Ferromagnetismo

En los materiales cermicos, los diferentes iones tienen momentos magnticos

distintos. En un campo magntico, los dipolos del ion A pueden alinearse con el

campo mientras que los dipolos del ion B se oponen al campo. Pero debido a que las

resistencias de los dipolos no son iguales, resulta una magnetizacin neta. Este tipo

de materiales puede proporcionar una buena intensificacin del campo aplicado.

Materiales Ferromagnticos

Materiales magnticos blandos

Descripcin

Un material magntico blando es aquel que posee una gran facilidad para imanar y

desimanar, pero que reciba este nombre no tiene nada que ver con la dureza fsica del

material. Este tipo de material tiene un ciclo de histresis estrecho, determinado por

pequeas fuerzas coercitivas y una permeabilidad inicial alta.

Un material con estas caractersticas, alcanza la saturacin con un campo aplicado

relativamente pequeo y aun as tener prdidas de energa pequeas.

Prdidas de energa

Un material blando puede tener prdidas de energa debidas a la histresis y por

accin de corrientes parasitarias. En el primer caso, los valores de susceptibilidad y la

coercitividad que determinan la curva de histresis son sensibles a la estructura del

material. As, los defectos estructurales (partculas de una fase no magntica, poros en

material no magntico) disminuyen el movimiento de las paredes del dominio y

aumenta por tanto la coercitividad. Por otra parte, las prdidas de energa debidas a

corrientes parasitarias o de Foucault se dan al inducirse corrientes elctricas en el

material magntico, por un campo magntico que vara en magnitud y direccin con

el tiempo. Para solucionar estas prdidas se ampla la resistividad elctrica del

material.

Aleacin hierro-silicio

Es una de las aleaciones ms utilizadas como material magntico blando, ya

que soluciona en gran parte las prdidas por histresis y las corrientes parasitarias, y

es menor la induccin por saturacin y la temperatura de Curie, todo ello gracias al

silicio. La proporcin de este no puede superar el 4% debido a que a partir de

entonces la ductilidad comienza a disminuir. Se suele utilizar en la fabricacin de

transformadores, apilando lminas de hierro-silicio con una capa de aislante entre

ellas. Dichas lminas tienen la particularidad de tener los granos orientados para tener

menos prdidas.

Vidrios metlicos

Son materiales de estructura amorfa, obtenidos mediante la combinacin de

elementos ferromagnticos como el hierro, cobalto y nquel, con metaloides como el

Boro y el Silicio. Son muy fuertes, muy duros, con cierta flexibilidad y resistentes a

la corrosin. En estos materiales, las paredes del dominio se mueven con facilidad a

causa de que tienen ciclos de histresis muy estrechos. Se suele emplear en la

fabricacin de transformadores de potencia, sensores magnticos y cabezas

grabadoras.

Aleaciones nquel-hierro

Estos materiales magnticos blandos se emplean como sustituto de la aleacin

hierro-silicio en aplicaciones que se necesite una permeabilidad relativamente alta

para campos bajos. Existen dos tipos: con 50% de nquel, con moderada

permeabilidad y alta induccin de saturacin; y con 79% de nquel con alta

permeabilidad y menor induccin de saturacin. Estas aleaciones tienen

permeabilidades altas porque sus energas de anisotropa magntica y de

magnetostriccin son pequeas. Se suelen emplear en transformadores de

instrumentacin, rels de instrumentacin y para laminados de rotores y estatores.

Definicin de trminos.

Deformacin: es el cambio en el tamao o forma de un cuerpo debido a esfuerzos

internos producidos por una o ms fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia

de dilatacin trmica.

Deformacin elstica: reversible o no permanente, el cuerpo recupera su forma

original al retirar la fuerza que le provoca la deformacin. En este tipo de

deformacin, el slido, al variar su estado tensional y aumentar su energa interna en

forma de energa potencial elstica, solo pasa por cambios termodinmicos

reversibles.

Esfuerzo real: La carga aplicada dividida por el rea actual de la seccin transversal

a travs de la cual opera la carga. Tiene en cuenta el cambio en la seccin transversal

que ocurre con la carga que cambia.

Deformacin real: Porcentaje instantneo de cambio en la longitud de la probeta en

un ensayo mecnico. Es igual al logaritmo natural de la relacin de la longitud en

cualquier instante con la longitud original.

Diagrama de esfuerzo-deformacin: (llamada tambin convencional, tecnolgica,

de ingeniera o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformacin en trminos

de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy til cuando se est

interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propsito de diseo

en ingeniera.

INTRODUCCION.

Las estructuras de los materiales poseen una gran importancia para el estudio

de la tecnologa de los materiales ya que van encaminada al entendimiento de sus

propiedades y durabilidad, maleabilidad, resistencia, entre otros.

En el siguiente informe se detalla a continuacin cada una de las propiedades

existente y su composicin qumicas, para entender con ms claridad cmo

manejarlos dentro de nuestra carrera como ingenieros industrial.