Ciencias de materiales. Capitulo1.

Ciencia e ingenier´ de materiales Tipos de materiales Competencia entre materiales Avances recientes en la ciencia y tecnolog´ d
ıa ıa

Ciencia de Materiales:

Ciencia e ingenier´ de materiales.
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Juan Jos´ Reyes Salgado
e

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Met´licos.
a

e
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Met´licos.
a
Pol´
ımeros.

e
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Met´licos.
a
Pol´
ımeros.
Cer´micos.
a

e
ıa

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Met´licos.
a
Pol´
ımeros.
Cer´micos.
a
Compuestos.

e
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Met´licos.
a
Pol´
ımeros.
Cer´micos.
a
Compuestos.
Electr´nicos.
o

e
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Materiales Met´licos
a

Estructura cristalina.

e
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a

Ejemplos de elementos met´licos: N´
a ıquel, Hierro, Cobre,
Aluminio, Titanio.

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a

Aluminio, Titanio.
Pueden contener elementos como: Nitr´geno, Ox´
o ıgeno y
Carbono.

e
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a

Aluminio, Titanio.
o ıgeno y
Carbono.
Divisiones:

e
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a

Aluminio, Titanio.
o ıgeno y
Carbono.
Divisiones:
Aleaciones y metales ferrosos.

e
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a

Aluminio, Titanio.
o ıgeno y
Carbono.
Divisiones:
Aleaciones y metales no ferrosos.

e
ıa

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a

Aluminio, Titanio.
o ıgeno y
Carbono.
Divisiones:
Aleaciones y metales no ferrosos.
Industria: Aeron´utica, Biom´dica, Semiconductores,
a e
Energ´tica, Transporte.
e

e
ıa

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a

Superaleaciones: N´
ıquel, N´
ıquel-Hierro, Cobalto. (1961)

e
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a

ıquel, N´
Soporta altas temperaturas y alta presi´n.
o

e
ıa

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a

ıquel, N´
Soporta altas temperaturas y alta presi´n.
o
Mejoramiento en la producci´n.
o

e
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Materiales Pol´
ımeros

Largas cadenas moleculares que frecuentemente se basan en
compuestos org´nicos.
a

e
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Materiales Pol´
ımeros

a
Mezcla de estructuras cristalinas y no cristalinas.

e
ıa

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Materiales Pol´
ımeros

a
Resistencia y ductilidad depende de la estructura.

e
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Materiales Pol´
ımeros

a
Aislantes el´ctricos.
e

e
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Materiales Pol´
ımeros

a
Aislantes el´ctricos.
e
Bajas densidades, baja temperatura y descomposici´n
o
relativamente baja.

e
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Materiales Pol´
ımeros

Aleaciones: Mezcla de varios pol´
ımeros. Menor costo.

e
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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:

e
ıa

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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:
Parachoques.

e
ıa

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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:
Parachoques.
Art´
ıculos deportivos.

e
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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:
Parachoques.
Art´
ıculos deportivos.
Pistas de atletismo.

e
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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:
Parachoques.
Art´
ıculos deportivos.
Caucho y poliuretano.

e
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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:
Parachoques.
Art´
ıculos deportivos.
Revestimientos acr´ılicos.

e
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Materiales Pol´
ımeros

Aplicaciones:
Parachoques.
Art´
ıculos deportivos.
Revestimientos acr´ılicos.
Menor costo y gran variedad de aplicaciones.

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Materiales Pol´
ımeros

e
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Materiales Cer´micos
a

Materiales inorg´nicos: Metales o no metales enlazados
a
qu´
ımicamente.

e
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a

a
qu´
ımicamente.
Mezcla de estructuras cristalinas y no cristalinas o mezclas
entre s´
ı.

e
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a

a
qu´
ımicamente.
entre s´
ı.
Gran dureza y resistencia y resistencia a altas temperaturas.

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a

a
qu´
ımicamente.
entre s´
ı.
Aislante t´rmico.
e

e
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a

a
qu´
ımicamente.
entre s´
ı.
Aislante t´rmico.
e
Cer´micos avanzados: mayor resistencia, menor desgaste, a la
a
corrosi´n, y al choque t´rmico.
o e

e
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a

a
qu´
ımicamente.
entre s´
ı.
Aislante t´rmico.
e
Cer´micos avanzados: mayor resistencia, menor desgaste, a la
a
corrosi´n, y al choque t´rmico.
o e
Al´mina (oxido), el nitruro de silicio (nitruro) y carburo de
u
silicio (carburo).

e
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a

e
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a

Desventajas:

e
ıa

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a

Desventajas:
Diﬁcultad para elaborar con ellos productos terminados, y por
tanto su alto costo.

e
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a

Desventajas:
Diﬁcultad para elaborar con ellos productos terminados, y por
tanto su alto costo.
Fr´giles, y comparados con los metales, tienen baja tenacidad.
a

e
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Materiales Compuestos

Formados por un material espec´ ıﬁco de relleno que a su vez
sirve de refuerzo, y una resina aglomerante que le da las
propiedades y caracter´ısticas deseadas.

e
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Tipos de Materiales compuestos.

e
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Fibrosos.

e
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Fibrosos.
Particulados.

e
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Fibrosos.
Particulados.
Dependiendo la matriz empleada el compuesto puede
clasiﬁcarse:

e
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Fibrosos.
Particulados.
clasiﬁcarse:
Compuesto de matriz met´lica (MMC).
a

e
ıa

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Fibrosos.
Particulados.
clasiﬁcarse:
a
Compuesto de matriz cer´mica (CMC).
a

e
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Fibrosos.
Particulados.
clasiﬁcarse:
a
a
Compuesto de matriz polim´rica (PMC)
e

e
ıa

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Fibrosos.
Particulados.
clasiﬁcarse:
a
a
Compuesto de matriz polim´rica (PMC)
e
Desventaja: Baja tenacidad y fragilidad.

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e
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Materiales Electr´nicos
o

Semiconductores.

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En 1978, auto pesaba 4000lb(1800kg), 60 % hierro y acero
fundidos, 10-20 % de pl´sticos y 3-5 % de aluminio.
a

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a
En 1985, peso 3100lb(1400kg), 50-60 % hierro y acero
a

e
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a
En 1985, peso 3100lb(1400kg), 50-60 % hierro y acero
a
En 1997, peso 3248lb(1476kg), 7.4 % del peso es pl´sticos.
a

e
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Materiales inteligentes

Capacidad de detectar est´ımulos ambientales externos
(temperatura, esfuerzo, luz, humedad y campos elćtricos y
e
magn´ticos) y como respuesta a ´stos modifican sus
e e
propiedades (mecńicas, elćtricas o su aspecto), sus
a e
estructuras o funciones.

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e
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Materiales inteligentes conformados por:

e
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e
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Componente detector: descubre un cambio en el ambiente.

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e
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Componente detector: descubre un cambio en el ambiente.
Accionador: Realiza una funci´n o emite una respuesta.
o

e
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Aleaciones con memoria de forma.

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Regreso a su forma original se debe a un cambio de sus
estructura cristalinas por encima de la temperatura de
transformaci´n.
o

e
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transformaci´n.
o
Endopr´tesis: Sostiene o expande paredes arteriales.
o

e
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transformaci´n.
o
o
Ejemplo de materiales: niquel-titanio y cobre-zinc-aluminio.

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transformaciń.
o
o
Piezoelćtricos: Detecciń de vibraciones.
e o

e
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transformaci´n.
o
o
e o
Sistemas microelectromec´nicos (MEM)
a

e
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transformaci´n.
o
o
e o
a
Aplicaciones: microbombas, sistemas de bloqueo, motores,
espejos y detectores.

e
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transformaciń.
o
o
e o
a
Aplicaciones: microbombas, sistemas de bloqueo, motores,
espejos y detectores.
Ejemplo: se emplea en bolsas de aire, detectar la
desaceleraciń como el tamaõ de la persona.
o n

e
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Nanomateriales

Pueden ser met´licos, cer´micos, pol´
a a ımeros, electr´nicos o
o
compuestos.

e
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Nanomateriales

o
compuestos.
< 100

e
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Nanomateriales

o
compuestos.
< 100
En 1960, hornos de llama qu´
ımicos para producir part´
ıculas de
tama˜o menor a una micra.
n

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Nanomateriales

o
compuestos.
< 100
ıculas de
n
Primeras aplicaciones: Catalizadores qu´
ımicos y pigmentos.

e
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Nanomateriales

o
compuestos.
< 100
ıculas de
n
Reﬁnar estructura de granos a niveles ultraﬁnos.

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Nanomateriales

o
compuestos.
< 100
ıculas de
n
Aumentan su resistencia y dureza.

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Nanomateriales

o
compuestos.
< 100
ıculas de
n
Aumentan su resistencia y dureza.
Ejemplo: Cobre puro nanogranulado tiene un l´ ımite de
elasticidad 6 veces mayor que el de grano grueso.

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Ciencias de materiales. Capitulo1.

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