MECANICA DE MATERIALES

Departamento Ingeniera Mecnica

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

HISTORIA

CLASIFICACION DE MATERIALES

POR USOS TECNOLOGICOS

FUNCIONALES

ESTRUCTURALES

Dependen propiedades

fsicas Magnticos Elctricos Semiconductores pticos Biomdicos Aeroespaciales

Metales Cermicos Polmeros Compuestos

Propiedades

mecnicas y trmicas

especiales

Construccin maquinaria,

equipos, edificios

Variadas aplicaciones

generales y especficas

CLA

SIF

ICA

CIO

N

MA

TE

RIA

LE

S

MATERIALES METALICOS

ALEACIONES

FERROSAS

AL CARBONO (BAJO, MEDIO ALTO)

BAJA ALEACIN

MEDIA ALEACION

ALTA ALEACION

INOXIDABLES

HERRAMIENTAS

BLANCA

GRIS

MALEABLE

NODULAR

FUNDICIONES

ACEROS

FERROSOS NO FERROSOS

Aleacin: Mezcla o disolucin de dos o mas elementos por lo menos

uno metlico y que posee propiedades metlicas

Hasta 2% C

De 2 - 6.63% C

MATERIALES METALICOS

BASE ALUMINIO BASE TITANIO BASE MAGNESIO

BASE COBRE BASE NQUEL BASE PLOMO BASE METALES NOBLES BASE COBALTO BASE ZINC BASE ZIRCONIO BASE ANTIMONIO BASE ESTAO Y ALEACIONES

Aleaciones

ligeras

ALEACIONES

NO FERROSAS

Superaleaciones

MATERIALES METALICOS

tomos unidos por una nube electrnica (enlacemetlico)

CristalinosAlta conductividad trmica y elctricaDensidad relativamente altaMateriales muy tenacesBrillo MetlicoResistentes a alta temperaturaAlgunos duros pero todos deformables

PROPIEDADES

MATERIALES METALICOS

MATERIALES POLIMERICOS

PLSTICOS ELASTMEROS

(CAUCHOS)

Termoplsticos TermoestablesCaucho natural

Estireno-Butadieno

Nitrilos

Neoprenos

Siliconas

Poli - Uretanos

Polietileno

Poliestireno

Polivinilcloruro (PVC)

Tefln

Policarbonatos

Poli-steres

Epoxicos

Uretanos

Fenolicos

MATERIALES POLIMERICOS

Formados por la unin de pequeas molculasorgnicas (monmeros) entre s

Dichos grupos son unidos individualmentemediante enlaces covalentes

Baja densidadBaja temperatura de fusinAislantes trmicos y elctricosDegradables a rayos UVNo son resistentes a alta temperaturaQuimicamente inactivos con acidos o bases inorganicas

PROPIEDADES

MATERIALES POLIMERICOS

MATERIALES CERAMICOS

Unin qumica de un elemento metlico con un no

metlico

CUAL ES LA DIFERENCIA ENTONCES CON

UNA ALEACION???

Aleacin: Mezcla o disolucin de dos o mas elementos

por lo menos uno metlico y que posee propiedades

metlicas

MATERIALES CERAMICOS

Cermicos tradicionales SliceArcilla

Feldespatos

Cermicos de ingeniera Aluminatos CarburosNitruros Boruros

Cermicos Electrnicos SemiconductoresSuperconductores

CRISTALINOS VITREOS

MATERIALES CERAMICOS

Enlace qumico entre metalno metal

Cristalinos o no

Alta dureza

Elevado punto de fusin

Baja resistencia al impacto

Bajo coeficiente de friccin

Aislantes trmicos y elctricos.

PROPIEDADES

MATERIALES CERAMICOS

MATERIALES COMPUESTOS

MATRIZ METALICA

MATRIZ POLIMERICA

MATRIZ CERAMICA

MATRIZ (continuo)

FIBRAS LARGAS

FIBRAS CORTAS

PARTICULAS

REFORZANTE

MATRIZ

REFORZANTE

MATERIALES COMPUESTOS

Mezclas de dos o ms materiales, fsicamente

diferenciables e insolubles entre s.

Las propiedades son intermedias segn el tipo

de materiales que se hayan mezclado

PROPIEDADES

MATERIALES COMPUESTOS

PROPIEDADES DE LOS

MATERIALES

GENERALES

Peso: Densidad , g/cm3

Costo: $/Kg

MECANICAS

Rigidez: Modulo de Young E, GPa

Resistencia: Limite elstico y, MPa

Resistencia a la presin: Esfuerzo tensil , MPa

Tenacidad: Fractura Kic, MPa/m.

TERMICAS

Expansin: Coeficiente de expansin 1/K

Conduccin: Conductividad Trmica , W/m.K

ELECTRICAS

Conductor o aislante

PROPIEDADES MECANICAS ILUSTRADAS

Rgido, Resistente

Duro, LigeroTodo OK!!!

Falta Rigidez (mayor E)

Falta Resistencia (mayor )

Falta Dureza (mayor Kic)

Demasiado peso (menor )

EFECTO DEL AMBIENTE EN

MATERIALES

Ademas de las propiedades fisicas y mecnicas debe tenerse en cuenta otros para asegurar el buen desempeo de los materiales :

Carga

Temperatura

Corrosin

Atmosfera

Radiacin

CARGAS

Esttica

Fatiga

Impacto

Como las que soporta un

tanque a presin, la

carga es constante con el

tiempo

La carga varia con el

tiempo

Dinmica

TEMPERATURA

Temperatura de servicio Variacin de

propiedades

mecnicas

CORROSION

Ambiente Corrosivo a baja o alta

temperatura

Uniforme

Acidos

Bases

Gases

Sales fundidas

Aguas

Localizada

Informacin de materiales para el

diseo

OBJETIVO Crear productos que cumplan con su funcin de forma EFECTIVA, SEGURA y a COSTO ACEPTABLE Que

se necesita conocer? Mas que datos!

Captura de

datos

Anlisis

estadsticoSeleccin de

materiales y procesos

Anlisis

econmico y

de negocios

Ensayo Datos Datos de diseoAplicaciones

potenciales

Aplicaciones

exitosas

CARACTERIZACIN SELECCIN E IMPLEMENTACION

DATOS DE MATERIALES

Ejemplo seleccin material