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Quimica de Materiales

Universidad de Cartagena
by

Melissa Godoy

on 12 February 2013

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Transcript of Quimica de Materiales

Sebastián Altamiranda
Samuel Benavides
Raquel Godoy
María Guzmán
Jorge Pérez Introducción a los materiales Son aquellas sustancias que el hombre ha destinado para el determinado uso y que pueden ser procesadas para ser transformadas en objetos útiles Tipos de Materiales Materiales Metálicos Materiales Cerámicos Polímeros Materiales Híbridos Propiedades físicas Abarcan los comportamientos eléctricos, magnéticos, ópticos y térmicos de los materiales y dependen tanto de la estructura misma como del procesamiento Propiedades eléctricas Conductores: los materiales conductores son por antonomasia los metales, aunque también lo son las sustancias iónicas en solución. Descubrieron que un poco de arcilla moldeada se endurecía al fuego, retenía liquidos y no se deformaba Propiedades de los materiales Propiedades Mecánicas Corresponde a la manera como el material responde al ser sometido a un esfuerzo mecánico. Se llama esfuerzo a la fuerza aplicada perpendicularmente por unidad de área. Cuando un material es sometido a un esfuerzo mecánico normal responde con una deformación Deformación Elástica Consiste en una deformación pasajera que experimenta el material cuando sobre el operan esfuerzos de determinada magnitud y se presenta cuando ante un incremento del esfuerzo, el material responde con un incremento en la deformación (generalmente elongación) hecho que ocurre en la mayoría de los sólidos, en la etapa inicial del esfuerzo aplicado. Deformación Plástica Es llamada también deformación permanente y como su nombre lo indica, consiste en una alteración no reversible de la longitud del material cuando se le aplican esfuerzo de cierta magnitud.
Este tipo de deformación se presenta en general en materiales dúctiles, tales como la mayoría de los metales, los cauchos, etc., Los cuales experimentan inicialmente deformación elástica pero luego presentan deformación plástica en mayor o menor grado antes de su fractura. Termofluencia: Es una deformación muy lenta de tipo plástico, que sufre un material cuando se somete a esfuerzos elevados a temperaturas elevadas Ductilidad: Se define como la capacidad que tiene un material de ser deformado permanente sin que ocurra ruptura. En otras palabras, mide el grado de deformación plástica que un material puede soportar sin romperse. Rigidez: Esta propiedad corresponde a la resistencia que ofrece un material a la deformación elástica. Un material rígido será menos dúctil. Tenacidad: Es la capacidad que tiene el material para resistir al impacto (aplicación de una carga repentina e intensa) sin romperse. Un material es tenaz cuando puede absorber una gran cantidad de energía sin fallar por fractura, caso de los metales dúctiles y de los cauchos. Dureza: Es la resistencia que el material opone al rayado o a la penetración de un objeto. Así mismo, la dureza también se encuentra relacionada con el desgaste: un material muy duro puede utilizarse para rayar, moler o fragmentar a otros y se denomina abrasivo. Fatiga: Consiste en someter un material a esfuerzos cíclicamente repetidos en un periodo dado de tiempo, como son rotación, vibración, flexión o fluctuación rápidas y repetidas de temperatura. Impacto: Es un choque repentino e intenso. La capacidad de un material para resistirlo se llama tenacidad. Tensión: Es la aplicación gradual de una fuerza tensora uniaxial. La respuesta del material a este tipo de esfuerzo es una medida de su rigidez o bien de su ductilidad, que es la propiedad contraria. Desgaste: Es el resultado de una acción abrasiva o de rayado sobre un material y su medición permite conocer a la dureza de éste.
Cuando un material es sometido a cualquiera de los esfuerzos anteriormente anotados, por encima de su límite a resistencia, sufre falla mecánica, y entonces se habla de falla por fatiga, falla por desgaste, falla por tensión, etc. Las cuales eventualmente conduce a la fractura del material. Factores que afectan la conductividad en los metales
•Efecto de la temperatura
•Efecto de las imperfecciones de la red
•Efecto del procesamiento Semiconductores En comparación con los metales, los materiales semiconductores poseen una brecha de energía entre las bandas que no es cero, pero tampoco tan grande como en los aislantes, de tal manera, que con suficiente energía térmica que se les suministre, los e- logran pasar de la banda de valencia a la de conducción. Aislantes En los materiales no metálicos la propiedad más importante es su gran resistencia eléctrica; así, las aplicaciones más comunes de los cerámicos, además de las estructurales, tiene como base sus propiedades aislantes, que son el resultado de la ausencia de electrones libres o de la incapacidad de los sólidos iónicos para trasportar carga. Superconductores Son materiales que tienen la propiedad de conducir la corriente eléctrica indefinidamente, sin oponer resistencia (la resistividad es cero). Propiedades magnéticas Son la respuesta q ofrecen los materiales ante la presencia de un campo magnético y dependen tanto a la estructura subatómica (electrones) como de la micro estructura granos. •Materiales diamagnéticos•Materiales paramagnéticos•Materiales ferromagnéticos•Materiales ferrimagneticos Aplicaciones de los materiales genéticos Las propiedades magnéticas de los materiales intervienen en muchos de los objetos y procesos que nos rodean, motores eléctricos, de telecomunicaciones (teléfono, radio, TV, juegos de video), aparatos de sonido (bocinas, altavoces, cintas de audio), brújulas, cierres magnéticos, computadores, etc. Propiedades ópticas Se conocen como propiedades ópticas las diferentes formas como responden los materiales ante la acción de las radiaciones electromagnéticas Absorción Es el fenómeno por el cual, cuando sobre un material incide una radiación, esta es absorbida por el primero.

Cuando un material absorbe una radiación se dice que es opaco a esa radiación y la absorción ocurre siempre que la energía incidente es mayor que el E entre las bandas de valencia y de conducción del material (Eo > E) Es el proceso contrario al anterior. Ocurre cuando la radiación incidente no posee una energía suficientemente grande para lograr excitar los electrones. Esto ocurre cuando Eo < E entre las bandas, cuando ocurre una transmisión de energía se dice que el material es transparente a esa radiación. Transmisión Una determinada radiación sea absorbida o transmitida por un material va a depender entonces de: a.La longitud de onda ( y por tanto de la energía ) del fotón incidente
b.El E entre las bandas de valencia y de conducción del material
c.La estructura cristalina (o amorfa) del material y por tanto también de su densidad Propiedades térmicas Es la capacidad térmica o calorífica, la conductividad térmica y la dilatación térmica; surgen como resultado de las vibraciones de las vibraciones de las partículas y en los casos de la conductividad, de la transferencia de energía, bien sea a través de electrones o de fenómenos. Capacidad térmica o calorífica Se define como la cantidad de energía (calor) necesario para incrementar la temperatura de un cuerpo en un grado (c, k).
• Capacidad calorífica molar: Es la cantidad de energía necesaria para hacer variar la temperatura de un mol de sustancia, en un grado
• Calor especifico (a presión constante)Es la cantidad de energía necesaria para hacer variar la temperatura de una unidad de masa en un grado. Dilatación térmica Se define como el cambio relativo que sufre la dimensión métrica del material al variar la temperatura: cuando se calienta un material Conductividad térmica Es una medida de la intensidad con que se trasmite el calor a través de un material. Se expresa con la letra K y relaciona el calor Q trasmitido a través de una determinada sección del material por segundo, cuando existe un gradiente de temperatura Estructura de los materiales Es la configuración de los componentes internos de una estructura, los cuales se organizan según arreglos atómicos, y que afectan el comportamiento final del producto. Estructura subatómica Es indispensable e implica comprender la densidad electrónica y la localización e interacciones mutuas de los electrones. Estructura Cristalina Corresponde a la organización de los átomos, iones o moléculas en el espacio de una forma ordenada y regular. Estado Cristalino Los átomos (moléculas o iones) que componen el sólido se disponen según un orden regular. Estado Amorfo Las partículas componentes del sólido se agrupan al azar. Estructura Granular Corresponde a grandes agrupaciones de átomos con algunas características identificables Microestructura Es la manera como los granos se aglomeran en diferentes tamaños, orientaciones y formas Macroestructura Aspecto macroscópico de la estructura, es decir visible a simple vista. Se refiere, por tanto, a la forma, tamaño y demás características observables que pueden afectar a ciertas características del material.
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