Ejemplos habituales: madera, hormign, ladrillo, acero, plstico, vidrio, caucho, aluminio, cobre y papel.

MATERIAL

En Ingeniera, un material, es toda sustancia

con cualidades tiles, sean trmicas, mecnicas

o elctricas, entre otras, que compone alguna

pieza o elemento.

CIENCIA DE LOS

MATERIALES

- Estructura Interna.

- Propiedades.

- Procesamiento.

Correlacin

Materiales

La Ciencia de los Materiales ES UNA DISCIPLINA ORIENTADA A LA BSQUEDA DE CONOCIMIENTOS BASICOS ACERCA DE LA ESTRUCTURA INTERNA, PROPIEDADES Y PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES.

es, la ciencia de los Materiales:

cribe los Materiales conocidos.

Explica porqu se comportan de un modo determinado.

Predice nuevos materiales con determinadas propiedades especificas.

Constituye un elemento imprescindible en el desarrollo tecnolgico y en el

mejoramiento del nivel de vida de cualquier pas.

Explica que para cualquier sistema fsica, las propiedades y comportamiento estarn determinados por su estructura y las interacciones a nivel microscpico.

Conocimiento de

la Estructura y

Propiedades de

los Materiales

Eleccin del Material ms adecuado (caractersticas, rentabilidad, etc).

Nuevos materiales y procesos de fabricacin (Ingeniera de Materiales)

Diseo y

Procesos de

fabricacin

de productos.

Entonces, la ciencia de los materiales implica investigar la relacin entre la estructura y las propiedades de los materiales.

Por el contrario, la ingeniera de los materiales, se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y disea o proyecta la estructura de un material para conseguir

un conjunto predeterminado de propiedades.

s de la Historia es posible observar la importancia que los materiales han

en la vida del hombre. Si bien los primeros materiales que utiliz fueron

q s que estaban a su alcance, materiales naturales, estos fueron rpidamente modificados y adaptados a sus necesidades.

Tal ha sido el impacto de los materiales, que algunas etapas de la civilizacin han sido

denominadas por el tipo de materiales que el hombre utiliz, as recordamos la Edad

de Piedra (hasta 2000 AC), la Edad de Bronce (2000 700 AC) y la Edad del Hierro

(700 AC 100 DC).

.

Se usaba ms la piedra que los dems materiales. El hombre haca de piedra gran parte de sus tiles de trabajo, caza y lucha. El uso de la piedra no exclua el de la

madera, hueso, marfil, etc., ni siquiera el de algunos metales fciles de labrar, como el

cobre, el oro, la plata y el plomo.

La Edad del Bronce es el perodo de la Prehistoria en el que se desarroll la

metalurgia de este metal, resultado de la aleacin de cobre con estao. Se distingui

por el empleo del bronce para la elaboracin de armas, espadas, objetos de adorno y

utensilios diversos.

La industria siderrgica comenz humildemente, produciendo primero objetos de

adorno y ms tarde tiles de labranza e instrumentos de paz (como ejes de carro,

cadenas, etc.).

Durante bastante tiempo se continu fabricando armas de bronce, pero cuando el

hombre tuvo armas y tiles de trabajo de hierro, siendo verdaderas herramientas, se

abrieron para l tiempos nuevos, modos de vivir diferentes de los pasados.

Evolucin de los procesos: desarrollo de los altos hornos, aparicin de las fundiciones. Desarrollo de mtodos de produccin a gran escala.

Durante algunos siglos, el desarrollo de la Ciencia de Materiales fue muy lento. No

fue sino hasta finales del siglo XIX, gracias al descubrimiento de los rayos-X por

Wilhelm Roentgen en 1895 y a las aplicaciones realizadas por Von Laue, en 1912, y

por Bragg, en 1915, sobre la estructura cristalina, que a Ciencia de los Materiales logr un avance impresionante. Gracias al conocimiento de la Estructura cristalina, la

Ciencia de los Materiales avanz notablemente.

A partir de la Segunda Guerra Mundial, muchas de las necesidades de la ingeniera

mecnica, elctrica, electrnica y nuclear no fueron satisfechas por materiales

tradicionales. Slo materiales de alta tecnologa pudieron cumplir con las exigentes

especificaciones del desarrollo industrial.

Es as como a partir de la segunda mitad del Siglo XX, se observa un desarrollo impresionante de los materiales: cermicos, metlicos, semiconductores, polmeros y

materiales compuestos.

El principio fundamental de la Ciencia de los Materiales establece que para comprender las PROPIEDADES, es decir, las caractersticas observables en los materiales, es necesario comprender su ESTRUCTURA a escala atmica y/o microscpica.

Por otra parte, cuando se precisa un material con propiedades especficas para un

determinado uso o aplicacin, es posible utilizar un PROCESAMIENTO determinado para modificar su estructura y as inducir o producir las caractersticas o

propiedades deseadas.

CASO ILUSTRATIVO: LAMINACION EN FRIO

La Composicin, el Enlace Atmico, la Estructura Cristalina y la Microestructura,

DEFINEN las Propiedades de los Materiales

Propiedades Mecnicas

Propiedades Magnticas y

Elctricas

Propiedades pticas

Propiedades Trmicas

La produccin de nuevo materiales y el procesamiento de stos hasta convertirlos en

productos acabados, constituyen una parte importante de nuestra economa actual.

Los ingenieros disean la mayora de los productos facturados y los procesos

necesarios para su fabricacin. Puesto que la produccin necesita materiales, los

ingenieros deben conocer de la estructura interna y propiedades de los materiales, de

modo que sean capaces de seleccionar el ms adecuado para cada aplicacin y

tambin capaces de desarrollar los mejores mtodos de procesamiento.

Tendencia Futura en el uso de los Materiales:

Metlicos (medio-alto)

Su uso se mantiene o incluso aumenta.

Nuevas tcnicas de produccin (granular, enfriamiento rpido).

Nuevas aleaciones (superaleaciones de Ni para altas temperaturas, aleaciones de Al y Ti). Industria aeroespacial.

Cermicos (bajo)

Uso limitado por su dificultad de manejo (alta temperatura, componentes

electrnicos). Necesidad de nuevas tcnicas de fabricacin.

Tendencia Futura en el uso de los Materiales:

Polimricos (muy alto)

Ya sustituyen al vidrio, metal y papel (embalaje, construccin).

Ya muchos plsticos han sustituido a los metales (nylon, resinas,). Costo mucho menor.

Compuestos (muy alto)

Principalmente plsticos reforzados con fibra (vidrio). Alto rendimiento y

resistencia.

Combinaciones fibra de vidrio-pegamento o grafito-pegamento se emplean en

aeronutica y nutica.

Electrnicos (muy alto)

Crecimiento espectacular desde 1970. Microelectrnica (chips de Silicio). Dispositivos electrnicos en la automatizacin de la vida cotidiana (robots).

Algunos Ejemplos de Nuevos Materiales:

Aleaciones metlicas con memoria de forma (Ti-Ni, Ni-Mn-Ga), aleaciones

magnetoresistivas (Au-Cu), multicapas (Co-Cu, Gd-Co).

Cermicos: materiales superconductores (Bi-Sr-Ca-Cu-O) que transportan

grandes cantidades de energa sin prdida o disipacin alguna.

Polmeros magnticos (estructuras de carbono), polmeros termointeligentes .

Semiconductores magnticos (dinmica y almacenamiento de spines , memoria FLASH).

Compuestos: fluidos con partculas magnticas recubiertas de polmero

(medicina).