La humanidad, los materiales y sus aplicaciones
La humanidad y el uso de los metales
Edad contemporánea
Edad de piedra
Revolución industrial
Edad de los metales
Uso del carbón o del petróleo, aunque, en el caso del petróleo se empieza a usar de forma masiva en el siglo XX, con el desarrollo del automóvil y las centrales térmicas.
La piedra fue uno de los primeros materiales modificados por el ser humano, lo usaban para crear utensilios o construir monumentos megalíticos. Con el dominio del fuegos se comienza a utilizar las arcillas para hacer vasijas y recipientes. También se comienza a obtener vidrio a partir de arena y cal.
Cambio importante en el uso de los materiales. Hay un uso racional de los recursos (sobre todo los no renovables) para no agotar las fuente y también se controla las consecuencias medioambientales de su utilización. Desarrollo y obtención de materiales artificiales.
Descubrimiento del cobre en Persia en el 5500 A.C, se utilizaba para hacer herramientas.
Surge el bronce en el 3500 A.C, obteniddo a partir de una aleación de cobre y estaño. Se hacen mejores armas y herramientas.
El hierro se descubre en el 2500 A.C. en Oriente Medio, más resistente y escaso que los otros dos metales.
Los metales
Materiales plásticos
Las aleaciones
¿Qúe son los metales?
¿Qué son los polímeros?
- Es una mezcla sólida, homogénea de uno o más metales con algunos elementos NO metálicos. Se las obtiene por fusión (aumento de la temperatura al estado sólido).
Elementos químicos capaces de conducir la electricidad y el calor, que exhiben un brillo característico. Son tenaces, dúctiles, maleables y con una buena resistencia mecánica.
Formación de plásticos: materias primas
- Las características o propiedades que presentan respecto de los Metales son
Macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.
- >Dureza y Resistencia a la tracción.
- <Temperatura de fusión (en uno de sus componentes).
- <Ductibilidad,tenacidad,conductividad térmica y eléctrica.
- Las aleaciones metálicas más conocidas son:
- Alpaca (Aleación ternaria de Zinc, Cobre y Níquel)
Mezcla de hidrocarburos líquidos. Formada debido a la descomposición y la transformación de restos orgánicos marinos enterrados en las profundidades durante siglos. Hay varios tipos.
- Nafténico:
- Paranífico:
- Mixtos:
Su explotación comienza durante la revolución industrial. Hoy en día se realizan 4 grandes procesos para la obtención del petróleo.
- Exploración:
- Producción:
- Refinación:
- Comercio y suministro:
- Constatan (Cobre y Níquel)
Proceso de polimerización
¿Qúe es la corrosión?
- Cuproníquel (Aleación de Cobre, Níquel con impurezas tales como Hierro y Manganeso)
- Nicrom (Aleación de Cromo y Níquel)
Reacción química por la cual los monómeros forman enlaces químicos entre sí para dar lugar a una macromolécula, llamada polímeros.
Es el deterioro que sufren los metales cuando interactuan con el medio en el que trabajan. (Corrosión acuosa)
Tipos de polímeros
Obtención química de los polímeros
Técnicas de polimerización
Metales y Aleaciones NO FÉRRICAS
Metales y Aleaciones FÉRRICAS
- HIERRO: ¿Cuándo se considera que tenemos hierro puro?
Homopolímeros: Macromoléculas formadas por la repetición de monómeros idénticos.
Polímeros termoestables
Polímeros termoplásticos
Elastómeros
Policondensación
Poliadición
Tenemos Hierro puro cuando dicho elemento muestra menos de un 0,008% de Carbono.
- Son polímeros infusibles e insolubles.
- Se suelen usar para resinas epoxi, resinas de poliéster insaturado y resinas fenólicas.
La molécula del monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. En las polimerizaciones por condensación se generan subproductos.
- Polímeros que muestran un comportamiento elástico.
- Polímeros amorfos que se encuentran por encima de su temperatura de transición vítrea, de ahí esa considerable capacidad de deformación.
- Se suelen usar para cierres herméticos, adhesivos y partes flexibles.
- Ejemplos: Neopreno, suelas de zapatos, neumáticos...
La molécula del monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos. Durante la polimerización por adición no se generan subproductos.
- Polímeros que a temperatura ambiente son deformables.
- Después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos.
- Sus propiedades disminuyen gradualmente si se moldean varías veces.
- Se diferencian de los termoestables ya que estos no se funden ya que estos no se funden a altas temperaturas sino que se queman y es imposible volver a moldearlos.
- Se suelen usar en la construcción, la automoción, en envasado y en la medicina.
- Ejemplos: tuberías, aislantes de cables, bolsas de basura, vendas, bolsas de sangre y suero.
- ACERO: ¿Qué es el acero?, Clasificación según su composición.
El cobre puro no puede servir para todos los usos (para los que requieren resistencia mecánica, buena maquinabilidad,resistencia a las temperaturas elevadas). En estos casos se debe recurrir a ALEACIONES (combinaciones del cobre con otros metales como zinc, aluminio, estaño, níquel o hierro)
- El cobre y sus aleaciones:
Cobres débilmente aleados, Aleaciones con alto contenido de cobre, Latones, Bronces, Cuproaluminios, Cuproníqueles, Alpacas
Es una aleación de Hierro con pequeñas cantidades de Carbono y que adquiere con el Temple (Tratamiento térmico) gran dureza y elacticidad.
Copolímeros: Macromoléculas constituidas por dos o más monómeros distintos.
- Clasificación según su composición
- ACEROS AL CARBONO (Aceros que exceptuando Hierro y Carbono no tienen elementos añadidos)
- Aleaciones de Nique-cobalto.
- ACEROS ALEADOS: (Aceros que además de Hierros y Carbono presentan elementos añadidos)
- ¿Podemos hacer aceros inoxidables?
Las aleaciones nique-cobalto son bastante complejas, tienen una fuerza mecánica excelente y una resistencia al deslizamiento en temperaturas altas, buena estabilidad en la superficie, resistencia a la corrosión y oxidación. Han sido principalmente enfocadas a la industria aeroespacial y eléctrica.
Los aceros inoxidables son una gama de aleaciones que contienen un mínimo de 11% de Cromo. El Cromo forma en la superficie del acero una película extremadamente delgada, continua y estable que deja la superficie inerte a las reacciones químicas.
- Se agrupan según la siguiente clsificación:
- De aluminio: Su relación resistencia-peso es excelente. Debido a esto el aluminio se utiliza cuando el peso es un factor importante (aplicaciones aeronáuticas y de automoción)
- De titanio: Principal limitación del Titanio es: reactividad química a elevada temperatura con otros minerales. La resistencia a la corrosión a temperatura ambiente es extraordinariamente elevada. Se utilizan en estructuras de aviones, vehículos espaciales, en la industria petroquímica y mayormente como prótesis médicas.
- De magnesio: La característica más sobresaliente del Magnesio es su baja densidad, y por tanto sus aleaciones se utilizan por su bajo peso en componentes de aviones principalmente.
- De Berilio: Las aleaciones de Berilio poseen una buena conductividad eléctrica y térmica, altas propiedades mecánicas y buena formabilidad.Empleadas en la fabricación de productos con elevados requerimientos técnicos en los sectores Aeroespacial, Automoción..
Los tratamientos térmicos más importantes son: Temple, recocido, revenido y normalizado. Con su aplicación se consiguen estructuras más blandas y más mecanizables, con mayor dureza y resistencia.
1) Aleaciones resistentes a la corrosión.
2) Aleaciones resistentes a la abrasión.
3) Herramientas de metal duro.
4) Supe-aleaciones base cobalto.
5) Aleaciones para imanes permanentes.
6) Aleaciones de alta permeabilidad magnética.
- Temple: Se caracteriza por enfriamientos rápidos en un medio adecuado.
- Recocido: Calentar el metal hasta una determinada temperatura y enfriarlo después muy lentamente. (Finalidad es suprimir los defectos del Temple)
- Revenido: Consiste en elevar la temperatura hasta una inferior a la de transformación, para transformar la martensita (fase cristalina en aleaciones del hierro) en formas más estables.
- Normalizado: Se trata de calentar el metal hasta su austenización (forma estable del hierro puro) y posteriormente dejarlo enfriar al aire.