TECNOLOGÍA DE LOSMATERIALES (TEM2652) SÁBADO DE 09:30 A 11:00 HRS. CHRISTIAN GROSS FERNÁNDEZ OBJETIVOS GENERALES • Comprender el comportamiento de los materiales utilizados en ingeniería en base a sus estructuras atómicas y moleculares. • Conocer las propiedades, ensayos, aplicaciones y los métodos que modifiquen sus propiedades mecánicas. • Conocer los usos de los metales ferrosos y no ferrosos. TEMARIO 1 Estructura atómica (2Hrs). • Partículas elementales. • Número atómico y peso atómico. • Estructura electrónica del átomo. 2 Unión entre átomos (2Hrs). • Enlace iónico. • Enlace covalente. • Enlace Metálico. • Acrílicos. . • Compuestos cristalinos.TEMARIO 3 Estado Cristalino (2Hrs) • Clases de cristales. • Polímeros cristalinos. • Cloruro de polivinílico PVC. • Caucho sintético y siliconas. • Elastómeros. • Cristales metálicos. • Poliestireno. • Polipropileno. • Poliamidas y poliésteres. 4 Polímeros (2Hrs) • Polietileno. • Vidrios. • Constantes elásticas.TEMARIO 5 Materiales Cerámicos (2Hrs) • Materiales refractarios. • Nitruto de Silicio. • Óxido de Aluminio. • Tensión deformación. • Tensiones térmicas. 6 Comportamiento Elástico y Plástico (2Hrs). . • Cemento y Hormigón. • Re-cristalización. • Solubilidad parcial en estado sólido. • Endurecimiento por disolución y dispersión. • Endurecimiento por deformación.TEMARIO 7 Deformación Plástica (2Hrs). • Solubilidad en estado sólido. • Insolubilidad total en estado sólido. • Dislocaciones. 8 Diagramas de equilibrio (4Hrs). • Definiciones. • Planos de deslizamiento. . • Interpretación de los diagramas de fases. Tipos de aleaciones metálicas. • Límite elástico en aceros dulces. • • • • • • • Tracción. Dureza. Resistencia. • Normalizado. • Revenido. Torsión. 10 Ensayo de materiales (6Hrs).TEMARIO 9 Tratamientos térmicos (2Hrs). Flexión. NDT. Fatiga. • Templado. . • Aplicación de los plásticos en la industria metalmecanica. • Nuevos. • Aceros fundidos. • Criterios generales de selección de aceros. 12 Plásticos (4Hrs). • Fierro fundido. • Criterio de selección de acero para endurecimiento por TT. .TEMARIO 11 Aceros (4Hrs). • Aceros al carbono. • Aceros Aleados. ED.A. «Conocimiento de materiales en ingeniería». CECSA. CECSA. Gustavo Gili S.B John.BIBLIOGRAFÍA • William D. ED. «Ciencia e ingeniería de los materiales». . «Tecnología de los materiales». ED. • Lawrence Van Vlack. ED. Reverte S. • Lawrence Van Vlack. COMPLEMENTARIOS: • V.A. «Materiales para Ingeniería». Callister. Smith. Geminis. . Graw Hill. 2da. Argentina. • Williams F. • Metals Handbook. en general. ILAFA. «Acero y Fundiciones de Hierro». Geminis.BIBLIOGRAFÍA • Flinn y Trojan. «Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones». ED. Mc. • Nora Lindervald. ED. ED. Argentina. «Selección de Materiales en la industria Metalúrgica». • Nora Lindervald. «La estructura de los Metales». • Vicente Chiaverini. «Fundamentos de la ciencia e Ingeniería de Materiales». ED. Graw Hill. Mc. Las podemos agrupar en 6 categorías: Mecánicas. . Es la respuesta de un material a un estímulo especifico. La ciencia de materiales. eléctricas. Las primeras civilizaciones se conocen con el nombre del material que alcanzo el mayor grado de desarrollo.INTRODUCCIÓN • Importancia de los materiales. térmicas. • Ciencia e Ingeniería de Materiales. ópticas y químicas. magnéticas. • Propiedad de un material. busca relacionar la estructura de un material con sus propiedades mientras que la ingeniería busca relacionar esas propiedades con el diseño. INTRODUCCIÓN • ¿Por que estudiamos los materiales? • ¿Cuáles son los criterios para elegir un material? – ¿Para qué? – ¿Dónde? –¿$? . . – Metales. – Semiconductores. – Compuestos. Fibra de vidrio. Son compuestos químicos constituidos por metales y no metales (óxidos. Tienen enlace metálico. Son compuestos orgánicos.INTRODUCCIÓN • Clasificación de los materiales. gran número de electrones libres. – Polímeros. Incluye desde plásticos a caucho. con estructuras moleculares de gran longitud. – Cerámicos. nitruros y carburos) Incluye minerales de arcilla. cemento y vidrio. – Protones – Neutrones – Electrones . • Átomo: Indivisible..ESTRUCTURA ATÓMICA • Algunas de las propiedades más importantes de los materiales dependen de la ubicación de los átomos y del tipo de enlace que exista entre ellos.1. 602 x 10-19 Neutron 1.673 x 10-24 +1.675 x 10-24 0 9.109 x 10-28 -1.602 x 10-19 Electron Imagen obtenida a través de una técnica de rayos X y microscopía electrónica. ..ESTRUCTURA ATÓMICA Masa (g) Carga (C) Proton 1.1. ESTRUCTURA ATÓMICA . .ESTRUCTURA ATÓMICA • Cada elemento se caracteriza por el número de protones que tiene en el núcleo. Este numero de protones en el núcleo se llama NUMERO ATÓMICO (Z). Si el átomo es eléctricamente neutro. entonces el Z es igual al número de electrones que posee el átomo. pero el número de neutrones puede variar. por lo que los átomos de un mismo elemento. el número de protones siempre es el mismo.ESTRUCTURA ATÓMICA • La masa atómica (A). A esto se le llama ISÓTOPO . En un mismo elemento. es la suma de las masas de los protones y los neutrones del núcleo. pueden tener diferentes masas atómicas. • 1 uma es 1/12 de la masa atómica del isótopo más corriente y abundante del carbono «El carbono 12». • Ahora definimos dos conceptos. el peso atómico de un elemento o el peso molecular de un compuesto .ESTRUCTURA ATÓMICA • Para calcular el peso atómico se utiliza el concepto de UNIDAD DE MASA ATÓMICA (uma). ESTRUCTURA ATÓMICA • El peso atómico (elemento) o el peso molecular (compuesto). 1 uma/átomo=1 g/mol .023X1023 átomos o moléculas (N°Avogadro). • En 1 mol de lo que sea. se puede expresar en uma por átomo (molécula) o en masa por mol de materia. hay 6. 023 x 1023 ÁTOMOS. tiene una masa de 47. • ¿Cuántos átomos hay en 1 gramo de TITANIO? .ESTRUCTURA ATÓMICA • 1 MOL de TITANIO.867 g y contiene 6. Tiene 22 Protones en el núcleo. ESTRUCTURA ATÓMICA • ¿Qué se lee? • ¿Cuántos átomos de Cu hay en 1 g de Cobre? • ¿Cuál es la masa en gramos de 1 átomo de cobre? • ¿Qué se lee? • ¿Cuántos átomos de Al hay en 1 g de Aluminio? • ¿Cuál es la masa en gramos de 1 átomo de Aluminio? . • ¿Cuáles son los porcentajes atómicos de Cu y Ni que contiene ese material? • ¿Cómo se llama el material? . esta formada por una aleación de 75% en peso de cobre y 25% en peso de níquel.ESTRUCTURA ATÓMICA • El interior de una moneda de 1€ . por esto fue que para poder explicar el comportamiento atómico y sub-atómico se establecieron un conjunto de leyes que se denominaron MECÁNICA CUÁNTICA. .ESTRUCTURA ATÓMICA • Modelo Atómico de Bohr A fines del siglo XIX se dieron cuenta que habían muchas cosas que la mecánica clásica no podía explicar. Uno de los primeros frutos de la mecánica cuántica fue el modelo atómico de Bohr simplificado. pero para esto debe realizar un salto cuántico a niveles superiores (si absorbe energía) o a niveles inferiores (si emite energía) . Los electrones pueden cambiar de energía.ESTRUCTURA ATÓMICA • Modelo Atómico de Bohr Aquí se asume que los electrones giran en torno al núcleo en orbitales discretos y en cada orbital existe un valor especifico de energía (los electrones están cuantizados). ESTRUCTURA ATÓMICA . .ESTRUCTURA ATÓMICA • Modelo Atómico de la Mecánica Ondulatoria Busca eliminar las deficiencias del modelo de Bohr. Los electrones ya no son tratados como partículas que se mueven en orbitales discretos. sino que la posición de un electrón se considera como la probabilidad de encontrarlo en una zona alrededor del núcleo. Le da al electrón la dualidad de comportamiento onda-corpúsculo y el movimiento del electrón se rige por los principios matemáticos que rigen el movimiento de las ondas. -1/2) . p. llamados NÚMEROS CUÁNTICOS.ESTRUCTURA ATÓMICA • Números cuánticos Cada electrón de un átomo se caracteriza por 4 parámetros. f) ml: Número de estados energeticos para cada subnivel ms: Momento de spín (+1/2 . d. separan los niveles energéticos de Bohr en subniveles e indican el número de estados de cada subnivel. Los números cuánticos. n: Número cuántico principal l: Subnivel restringido por el valor de n(s. ESTRUCTURA ATÓMICA . ESTRUCTURA ATÓMICA • ¿ Cómo es la configuración del Aluminio? . .FIN PRIMERA CLASE.
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