• Author / Uploaded
• Carlos

• Categories
• Rieles
• Cobre
• Hierro
• Aluminio
• El plastico

Citation preview

La ciencia de materiales es el campo científico encargado de investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Paralelamente, conviene matizar que la ingeniería de materiales se fundamenta en esta, las relaciones propiedades-estructuraprocesamiento-funcionamiento, y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Propiedades de los materiales 

Mecánicas: La resistencia que ofrecen los materiales al ser sometidos a determinados esfuerzos exteriores.

Dureza: Es la resistencia que un material opone antes la penetración. Fragilidad: Cuando un material es frágil cuando se rompe fácilmente por la acción de un choque. Plasticidad: El material puede adquirir deformaciones permanentes, cuando se le aplica presión o alguna fuerza exterior. Ductilidad: Es una propiedad que posee ciertos materiales para poder estirarse. Maleabilidad: consiste en la posibilidad de transformar algunos metales en láminas delgadas. 

Físicas: Son aquellas que logran cambiar la materia sin alterar su composición, dependen de la estructura y procesamiento del material. Describe características como: Eléctrica y magnética.

Eléctrica: Es la propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica, como lo es el cobre. Magnetice: Se considera material magnético a aquellos elementos de la tabla periódica que tienen electrones desapareados pero en realidad esto no sucede, ya que solo existen 3 elementos que se magnetizan al aplicarse un campo magnético, que son: El hierro, Colbato y Níquel.



Térmicas: En la propiedad térmica de presenta la dilatación y contracción térmica, que es el aumento o reducción del material debido al cambio de temperatura, La dilatación es importante para la fundición de metales para la fabricación de cuerpos.



Químicas: Es cualquier propiedad en que la materia cambia de composición; las propiedades químicas de determinan por ensayos químicos y están relacionadas con la reactividad de las sustancias químicas. Permite conocer la interacción de los materiales con el medio; como ejemplo tenemos la corrosión.

Los materiales y la humanidad Los materiales son esenciales en nuestra vida diaria ya que todo los que nos rodea esta hecho de algún material. En el pasado conseguir materiales que nos ayudaran a facilitar nuestra vida era un proceso mucho más complejo ya que el hombre primitivo construía armas a base de piedras para poder cazar, defenderse y pescar, este descubrimiento se hizo mientras que un hombre golpeaba una roca contra otra y este tomo una forma afilada. Otro de los mayores descubrimientos que ha impactado en nuestra evolución es el descubrimiento del fuego en esos momentos era usado para iluminar las cavernas, protegerse del frio y cocinar. La posibilidad de trabajar en túneles a la luz del fuego marcó el nacimiento de la industria minera y permitió disponer de nuevos materiales y materias primas y así continuar con la evolución y con esto vino el nacimiento de la alfarería que mayormente se usaba para almacenar los alimentos, luego fueron creados los hornos de alfarero que son la base de los hornos de metal y con esto se crea la metalurgia y esta ha sido la base de la tecnología que conocemos en la actualidad. Esto es importante saberlo ya que cada avance en un área específica contribuye a la evolución en otras aéreas de la ciencia. La prehistoria se dividió en tres edades de acuerdo a los materiales que utilizaban para la fabricación de sus herramientas, estas fueron la edad de piedra, la edad de bronce y de hierro, algunos consideran que en poco tiempo habremos pasado de la edad de hierro a la del silicio o de los materiales electrónicos. Las edades se dieron en distintos momentos en cada continente, la edad de cobre como transición entre la edad de piedra y de bronce se desarrolló en América del Sur y la edad de Hierro se inició en América en 1492 con el descubrimiento del continente, a otras regiones del mundo como Australia la edad de hierro se tardó un poco más en llegar y comenzó hace dos siglo cuando el uso del metal fue difundido por los europeos. La isla de pascua es un ejemplo de que las edades se dieron en distintos tiempos, donde se considera a sus Moais, monumentos de hasta de 12 metros de altura el logro más destacado en la edad de piedra. En el paso de la edad de piedra a la de cobre, el hombre primitivo descubrió que si el fuego estaba expuesto a una corriente de aire aumentaba el brillo y el calor que generaba y así se

elevaba la temperatura en sus hornos de alfarería, si algunas de las piedras que usaban para la decoración era un mineral de cobre, al ponerlas en contacto con el carbono incandescente se producía cobre metálico y se fundía y podrían deformarlo golpeándolo con una piedra y fabricar objetos como hachas, espadas y puntas de flecha. Los primeros indicios de cobre se encontraban en Pakistán. En la edad de bronce, los pobladores de Valle del Indio después de usar el cobre por mucho tiempo, mejoraron sus propiedades agregándole estaño para obtener bronce ya que es un material que se funde mas fácilmente y que es mucho más duro que el cobre, y lo usaron para armas, cascos y armaduras pero no lo usaron para carruajes o puentes ya que los minerales para obtener el bronce no son muy abundantes en la naturaleza y era casi imposible hacer grandes construcciones y para esto el hombre continuo con el uso de la piedra. El hombre tardo 2.000 años aproximadamente para entrar en la edad de hierro ya que los hornos no alcanzaban la temperatura necesaria para fundirlo, cuando se conoció el hierro fue gracias a la construcción de hornos con una considerable inyección de aire. El mineral de hierro se convertía en metal y quedaba reducido a la forma de esponja y era observada como un desecho inútil y así nació el hierro entre el calor y los golpes, el hombre aprendió que si golpeaba aquel residuo inservible de los hornos, cuando estaba muy caliente el compuesto se compactaba en una pieza metálica solida que era mucho más duro que el bronce y se podían crear piezas mayores como escudos y espadas. El hierro reemplazo a la piedra en la construcción de puentes y de equipos y maquinas como las de vapor y surgieron nuevas tecnologías de transporte, de la agricultura e infinidad de productos. Gracias al hierro el vidrio se convirtió en un producto accesible para la población, en Egipto los fenicios utilizaban una técnica del vidrio en soplado para fabricar esculturas de vidrio y solo se podía hacer con tubos de hierro ya que tiene baja conductividad térmica y así se fabricaron con facilidad botellas, copas y otros artículos de usos domésticos. Otro metal que provocó gran influencia en las actividades del hombre es el aluminio y se convirtió en un material clave para la industria aeronáutica ya que es liviano y mecánicamente resistente, se uso en los dirigibles y actualmente en los aviones de línea. Por otra parte se encuentran los materiales que facilitaron la evolución tecnológica de la humanidad y uno de ellos es el titanio que permitió el desarrollo de toda la tecnología aeroespacial gracias a su bajo peso y su resistencia mecánica y es cada vez más utilizado en los modernos aviones comerciales, el titanio no es toxico y es el cuarto metal más abundante, el problema del titanio es su costosa fabricación y por esto se esta invirtiendo un alto capital para obtener titanio metálico de forma mas económica y cuando esto se logre lo veríamos en sillas de ruedas, utensilios de cocina y hasta podría desplazar al acero inoxidable en la industria química. En el punto de vista de los materiales se dice que aun estaríamos en la edad de hierro, las razón es que el hierro es el metal mas producido en el mundo por su bajo costo y su abundancia, el 95,45% del peso de los metales producidos en la actualidad corresponde al hierro y al acero pero si se consideran todos los materiales por peso el que predomina es la piedra, aunque ya no se construyen grandes estructuras como la de los Incas o Egipcios pero la industria de la construcción utiliza la piedra como componente fundamental del hormigón, o para baldosas, mesadas o frentes de edificios. Es claro que la edad de hierro no significo que otros materiales dejaran de usarse, como por ejemplo el cobre que por su buena

conductividad eléctrica permitió que se desarrollaran generadores de electricidad que funcionan en estructuras de hierro. Por otro lado, Augusto II sentía fascinación por el lujo y objetos preciosos y admiración por la porcelana y fue pionero del desarrollo de un material desde el gobierno, convirtió a Dresde en la ciudad más bella de Europa y fabrico porcelana, en parte, gracias a él la porcelana tiene en la actualidad diferentes aplicaciones, por ser un buen aislante eléctrico se usa como aislador de alto voltaje y también se emplea en arquitectura en paneles recubrimiento. Otro gran invento fue la radio que ha salvado miles de vida en tragedias marítimas como la del titanic, las radios en la década de los 30 estaban construidas con cobre en alambres conductores, gomas, baquelitas, porcelana como aislante, hierro galvanizado, planchas de soporte y tela para cubrir los parlantes, vidrio en la parte exterior de las válvulas, madera en la estructura y un componente fundamental válvulas termoiónicas o tubos de vacios. Los físicos descubrieron que los tubos de vacio podían usarse para procesar información y jugaron un papel fundamental en el desarrollo que abarca la telefonía, la radio, la televisión y la computación, las primeras computadoras estaban formadas por más de diez mil de esos tubos y por eso consumían mucha electricidad y eran de grandes dimensiones. Pero luego los físicos desarrollaron los transistores que cumplía la misma función de los tubos de vacios pero con menor consumo y menor tamaño, el primer resultado de esta evolución fue la radio a transistores. Otra revolución asociada a un metal, es el silicio que tiene propiedades eléctricas y aislantes, entonces se dice que es semiconductor, esta revolución de la industria electrónica se debe gran parte al silicio y sus propiedades ya que sobre una oblea de silicio hoy es posible incorporar millones de transistores que forman microcircuitos integrados, la base del funcionamiento de los dispositivos electrónicos modernos. Después de la tragedia del titanic y el hundimiento del Andrea Doria, la evolución mas notoria de los restos de estos barcos, son los plásticos que a principio del siglo 20 el hombre aprendió a fabricar materiales orgánicos totalmente sintéticos, uno de los objetivos era la obtención del caucho sintético para reemplazar al natural, cuyo suministro se hacia difícil en esa época. El primer plástico totalmente sintético fue la baquelita y después la seda fue reemplazada por una fibra sintética, el nailon. Un químico de la empresa Dupont sin proponérselo genero en un tubo una sustancia solida de color blanco, lo que hoy conocemos como el teflón, hoy en día el teflón se utiliza para fabricar artículos de todo tipo y se aplica como revestimiento de cables y bobinado de motores. Finalmente, muchos investigadores trabajan en polímeros biodegradables para reducir la contaminación y en polímeros para crear músculos artificiales, otro ejemplo claro es el del vidrio, en la antigüedad era material de adorno, después se produjeron vidrios planos para usos en construcción, en óptica y vidrios resistentes a cambios de temperaturas actos para cocinar. Los materiales compuestos están formados por una matriz de un material determinado que contiene fibras de otro, esta combinación produce materiales cuyas propiedades de resistencia mecánica son muy superiores a las de sus componentes por separado, un ejemplo sería el de los plásticos reforzados con fibra de vidrio para la fabricación de botes, hoy en día con el desarrollo de nuevas fibras de alta resistencia este campo de la tecnología se reactivo notablemente, por ejemplo la fibra de carbono que se utiliza para reforzar metales, los

resultados se destacan en objetos como cañas de pescar o bicicletas y tecnología aeroespacial.