Explorando los Materiales: Propiedades, Tipos y Aplicaciones

Generalidades de los Materiales

Definición de materiales: Son sustancias (compuestos químicos) con alguna propiedad útil, ya sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética.

Definición de materia: Es la realidad primaria de la que están hechas las cosas. La principal característica de la materia es que tiene volumen y está compuesta por partículas elementales.

Concepto de materia: Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio, compuesto por partículas elementales. No se crea ni se destruye, solo se transforma y es medible.

Metales

Ferrosos: Todos los que tienen hierro.
No ferrosos: Los demás que no tienen hierro o lo contienen en pocas cantidades.

Un metal puro es el que se encuentra en la naturaleza sin haberse mezclado con otro, por ejemplo: el oro, la plata y el platino. El carbono, aunque no es un metal, puede pasar por un proceso.

Carbono mineral: Es la fosilización de los animales.

Metales ferrosos o aleaciones ferrosas

Aceros:

• Bajo carbono: 0.02 - 0.25
• Medio alto carbono: 0.26 - 0.45
• Alto carbono: 0.46 - 1.00

Aleados: vanadio, cromo, níquel, molibdeno, tungsteno, titanio, boro, cobre.

Inoxidables: ferríticos, austeníticos y martensíticos.

El boro nos da metales más maleables.

Aleaciones no ferrosas

Las aleaciones no ferrosas no contienen hierro o lo contienen en muy poca cantidad. Sus densidades no son estándar, pueden ser altas, bajas o medias. Las ligeras son de Al y, en menor medida, Ti, Mg, Sn, Be. Las más aprovechables industrialmente son Ni, Cu, Sn y Zn.

La aleación base de Al se utiliza en la fabricación de carros, naves y barcos, además de ser muy resistente a la corrosión del agua de mar.

Cu + Zn = latones

Cu + Sn = bronces

Puntos de fusión:

• Cobre: 980 grados
• Hierro: 1527 grados
• Plomo: 238 grados

Aleación: Es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales en estado líquido.

Características de las aleaciones no ferrosas:

• Densidades bajas.
• Puntos de fusión muy variados, generalmente menores que el hierro.
• Son muy resistentes a la oxidación y a la corrosión.

Materia orgánica

Clases de procesos: proceso anaerobio y proceso aerobio acelerado artificialmente.

Moléculas orgánicas:

Glúcidos, lípidos, proteínas, ácido nucleico.

Materia orgánica: Es todo residuo o desecho de cualquier ser vivo en el planeta, incluyendo a los seres vivos cuando mueren. Los polímeros son derivados del petróleo y son orgánicos.

Plásticos, madera, papel, productos del petróleo, hule (son orgánicos).

Naturales: madera, pieles, petróleo, cera producida por el gusano, aceites vegetales (comida), lana (borrego), algodón.

Toda materia orgánica cuando se quema produce gases. Cuando estos productos se procesan, salen subproductos artificiales.

Definición: Son biodegradables, son todos los que contienen carbono y provienen de células vegetales o animales.

Los diamantes tienen carbono, pero no son orgánicos.

Materiales inorgánicos

Son todos aquellos materiales que no provienen de las células animales ni vegetales.

Carbonatos: monóxidos, dióxido de carbono.

Alótropo: propiedades que no tienen carbono.

Material inorgánico no metálico: cerámicos (cerámica, vidrio, refractarios y abrasivos).

Material inorgánico utilizado en la manufactura: vidrio, minerales, metales, cemento, cerámica y grafito (carbono mineral).

Hablar de inorgánico es hablar de todo lo que no tiene vida (corteza terrestre).

Los materiales cerámicos son ligeros y se utilizan para fabricar materiales híbridos. Tienen resistencia a la temperatura y pueden ser utilizados como aislantes.

Materiales cerámicos

Son aquellos materiales químicamente definidos como inorgánicos y no metálicos, sin embargo, abarcan rocas y otros elementos que se encuentran en la naturaleza. Se clasifican en: cerámicos cristalinos y cerámicos no cristalinos o vidrio.

Los cerámicos cristalinos se hacen de fundir el silicio.

Son resistentes a la corrosión y poseen cualidades eléctricas. Son muy duros y presentan una estructura atómica formada por enlace híbrido iónico-covalente. No son buenos conductores eléctricos, por lo tanto, son aislantes, pero además mantienen la temperatura. También ayudan a mantener temperaturas altas cuando se están fundiendo materiales metálicos.

Su punto de fusión es más alto que el de los metales, con un bajo coeficiente de expansión (mínimo), sin expansión ni encogimiento.

Son de baja densidad (pesan menos) y se pueden utilizar como pulidores de metales por su gran dureza, aunque por lo mismo son muy frágiles.

Polímeros

Tipos de polímeros:

Lineal, ramificado y entrecruzado.

Es la unión de miles de monómeros para convertirse en polímeros. Se encuentran como naturales, semisintéticos y sintéticos.

Naturales: seda de gusano, el caucho.

Materiales compuestos

Son combinaciones diversas de materiales, que se combinan para reemplazar propiedades que le faltan a otro y así mejorar, diseñando compuestos por partículas.

Para aprovechar las propiedades de ambos, están compuestos por elementos continuos y discontinuos, y pueden estar compuestos de fibras de carbono, metálicos o polímeros.

Materiales compuestos reforzados con partículas.

Tipos endurecidos por dispersión, formados por partículas verdaderas.

Materiales compuestos estructurales

Están formados tanto por materiales sencillos como por compuestos, y sus propiedades dependen de su diseño y de su geometría. Los tipos más comunes son los laminares y los llamados paralelo sándwich.

Modos de producción: buen mojado de fibras, alineamiento correcto.

La unión de dos o más métodos para formar uno con mejores propiedades.

Estructura cristalina y sus consecuencias en las propiedades.

Se dividen en:

Cristalina: los átomos están bien ordenados. Aquí vamos a tener formas geométricas con continuidad y vamos a tener 14 tipos de redes de Bravais. Cuando se tienen átomos en las esquinas, pero aparte en las caras, se les llama C.C.C y CB y CS.

Amorfo: aquí no se tiene orden y se encuentran en los polímeros y metales.