Ciencia de los Materiales: Estructura, Propiedades y Aplicaciones

1. Introducción a la Ciencia de los Materiales

1.1 Perspectiva Histórica

El desarrollo de las sociedades ha estado ligado a la capacidad de producir y manipular materiales. Las primeras civilizaciones se nombran según el material predominante (Edad de Piedra, Edad de Bronce). Recientemente, los científicos han comprendido la relación entre la estructura de los materiales y sus propiedades, lo que permite modificarlas y adaptarlas.

1.2 Ciencia de los Materiales

Esta disciplina investiga la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales.

1.2.1 Estructura

Se refiere a la disposición de los componentes internos del material. La estructura subatómica se centra en los electrones y su interacción con el núcleo. A nivel atómico, describe la organización de átomos y moléculas.

1.2.2 Propiedades

Las propiedades de un material describen su respuesta a estímulos externos. Se clasifican en:

• Mecánicas: Relación entre deformación y fuerza aplicada.
• Eléctricas: Respuesta a un campo eléctrico.
• Térmicas: Capacidad calorífica y conductividad térmica.
• Magnéticas: Respuesta a un campo magnético.
• Ópticas: Respuesta a la radiación electromagnética o lumínica.
• Químicas: Reactividad química.

Modificar las propiedades implica un cambio en la estructura.

1.3 Propiedades Tecnológicas

Estas propiedades influyen en el comportamiento del material durante la fabricación:

• Maleabilidad y ductibilidad: Cualitativas, dependen de la formación plástica.
• Colabilidad: Flujo del material en estado líquido.
• Soldabilidad: Facilidad para depositar cordones de soldadura.
• Maquinabilidad: Facilidad para eliminar material sobrante.
• Templabilidad: Respuesta al temple.

Cada proceso de fabricación altera la estructura del material:

• Molde: Directo y rápido, pero genera una estructura sin fibras.
• Corte: Estructura fibrosa cortada con puntos críticos que la debilitan.
• Estampación: Con continuación de fibras, ofrece las mejores propiedades.