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Taller # 1 Materiales

Juan camilo Dávila bedoya Iván Alexis Londoño Patiño Martin Londoño arboleda

Libia Baena

Ciencia de los materiales

ITM 2016

Contenido

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Introducción

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Desarrollo del taller

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Imágenes alusivas

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conclusiones

INTRODUCCION Cuando se utiliza el término material en plural, es decir, materiales, se está haciendo referencia por lo general al conjunto de elementos que son necesarios para actividades o tareas específicas. La noción de materiales puede aplicarse a diferentes situaciones y espacios, pero siempre girara en torno a varios elementos que son importantes y útiles para desempeñar determinada acción, además de que son también objetos que deben ser utilizados de manera conjunta. “Podemos afirmar que vivimos en un mundo rodeado de materiales.”

Desarrollo del taller

1. ¿Cuál es la diferencia entre la metalurgia extractiva y la metalurgia física? La metalurgia es la ciencia y técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos, hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión. Metalurgia extractiva: es la obtención de los metales a partir de sus minerales antes de someterse a cambios químicos Metalurgia física: Comprende todos los procesamientos de los metales des de la fundición hasta la soldadura .y estudia las propiedades, estructura, comportamiento y composición de los metales así como su transformación para hacer productos útiles. 2. ¿QUE SON LOS NUEVOS METALES? Son metales que sus propiedades son más blandos que los de transición, son más bajos en ebullición y fundición como: al, ga, in, pb, sn etc.

3. ¿IMPORTANCIA DE LOS VIDRIOS METÁLICOS? La importancia de los vidrios metálicos es que pueden alcanzar una resistencia y durabilidad superior en comparación con otros metales. La estructura atómica desordenada también hace que los vidrios metálicos sean muy eficaces como imanes, porque carecen de los tipos de defectos encontrados en los metales con estructura cristalina. Las condiciones creadas en los experimentos permiten concluir que los vidrios metálicos sometidos a diferentes cambios bajo presiones elevadas se convierten en nuevos materiales, con propiedades diferentes. Esto permitiría ajustar sus propiedades físicas y electrónicas para una variedad de aplicaciones, son resistentes ala corrosión. Son superconductores 4. ¿QUE SON LAS ESPUMAS METÁLICAS?

Se llama espuma metálica a un Sólido celular , es decir, un material constituido por poros o celdas rodeadas de material metálico. La mayoría de espumas metálicas actualmente se fabrican a base de aluminio, sin embargo también se han realizado utilizando níquel, titanio, así como con diferentes aleaciones de metales.

5. ¿CUAL ES LA IMPORTANCIA DE LA METALURGIA COMPUTACIONAL EN EL DESARROLLO DE NUEVAS ALEACIONES? Su importancia va en que al producir nuevos partes de motores, turbinas de avión y sus componentes, estos ya son más seguros confiables de mejor calidad y economía en acto así consumo de combustible, ya que por aleaciones este material se hace más resistente a altas temperaturas, a la corrosión, y teniendo en cuenta la aleación de aluminio y silicio que promete mejores condiciones 6. seleccione 4 cosas de su vida cotidiana., metalicos A: Uso en locomoción: lancha

B: infraestructura: (varillas) construcción

De que están hechas Acero laminado

Cuál es su función Reforzar columnas en la construcción

Requisitos para cumplir su función Deben tener resaltos a corrugas para la adherencia del triturado

C: electrónica: resistencias y condensadores

Como se fabrican Se inicia con mp lingotes de acero, pasan horno a1160ªc, bajando de espesor, pasan a moldes trefilado

Propiedades para fabricarla Mecánicas como: resistencia a la tensión, torsión, dobleces, parte térmica. Composición química

De que están hechas

Tantalio(ta)

Cuál es su función Es la resistencia a altas potencias

Medicina. Prótesis de rodilla

Requisitos para cumplir su función Resistente a la corrosión

Como se fabrican

Propiedades para fabricarla Alta Resistencia al Calor, al Desgaste y a la Corrosión. - Excelente Conductor del Calor y la Electricidad. - No Provoca Rechazo en Implantes Quirúrgicos. - Muy Dúctil.

De que están hechas Tantalio (ta)

Cuál es su función Controlar defectos óseos

Requisitos para cumplir su función Muy dúctil ,maleable

Como se fabrican

Propiedades para fabricarla Alta Resistencia al Calor, al Desgaste y a la Corrosión.

Requisitos para cumplir su función buen aislante,

Como se fabrican

Propiedades para fabricarla Tener una fusión de temperatura y resistencia muy elevada

Cerámicas Infraestructura: ladrillos

De que están hechas Material cerámico inorgánico

Cuál es su función Crear paredes muros de contención

Medicina: articulaciones humanas

Se extrae la arcilla.se hace una molienda.se amasa se moldea.se lleva a cocción

Los materiales bioceánicos tambi én se utilizan para reemplazar articulaciones en el cuerpo humano y en trabajos dentales. En estos implantes, el hueso puede crecer en la estructura porosa, al igual que sucede con los implantes de titanio, y desarrollar una fuerte unión. Los cerámicos más utilizados son el óxido de aluminio y el nitruro de varios compuestos de sílice.

De que están hechas

bioceánicos

Cuál es su función Reemplazar partes móviles del cuerpo humano

Requisitos para cumplir su función maleables

Como se fabrican

Propiedades para fabricarla Resistentes a la corrosión

Electrónica: disipador dispositivos

De que están hechas Material inorgánico

Cuál es su función Aislar el calor disipar

Requisitos para cumplir su función Comportamient o dieléctrico

Como se fabrican

Propiedades para fabricarla

Mezclando carburo de sodio, silicio

Termofluencia,choke eléctricos

7. Clasificación general de los materiales según su naturaleza: Se clasifican en naturales y artificiales, mineral, vegetal Los naturales son los que se extraen directamente dela naturaleza como: rocas, madera, hierro Los artificiales son los que se producen y procesan por medio de procesos químicos como: piedras artificiales, plásticos, cerámicos. Materiales de origen MINERAL - PETREOS - BITUMINOSOS - METALICOS materiales de origen VEGETAL - MADERAS - CUERDAS - CAÑAS - CORCHO materiales de COMPLEMENTARIOS - VIDRIOS y CRISTALES - PINTURAS TELAS y PAPELES - AISLANTES - PLASTICOS 8. Diferencia entre un acero y una fundición: El acero, o los aceros, son el material físico que se usa en construcciones, en soldaduras, en fabricación de herramientas y aparatos, pueden ser acero, cobre, bronce, oro, plata, fierro, metal, zinc, aluminio, y la fundición, es calentar un acero o un metal con una maquina o un soplete hasta derretirlo, para luego darle la forma que el fabricante desee obtener. La fundición consiste en calentarlo hasta el punto de poder moldearlo y cambiarle la forma, y sin embargo el acero es una aleación que consiste en la unión de dos

materiales de forma homogénea donde al menos uno de ellos es metálico en este caso hierro y carbono 9. ¿Qué es un material? Son materias físicas que han sido intervenidas física y químicamente para necesidades del ser humano. 10. ¿Qué es un material tecnológico o de ingeniería? Es cualquier elemento, sustancia o compuesto natural o sintético, con alto potencial de uso práctico, Los materiales de ingeniería se dividen en materiales estructurales y materiales funcionales. Los materiales funcionales pueden cumplir satisfactoriamente distintas funciones en distintos campos debido a sus propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y químicas, y los materiales estructurales poseen propiedades mecánicas y térmicas especiales que pueden ser utilizados en la elaboración de equipos, maquinarias y edificios. 11. ¿que son los polímeros? Son compuestos orgánicos, caracterizados por el gran tamaño de sus estructuras moleculares. También son denominados macromoléculas. Son materiales ligeros y altamente deformables, a demás son generalmente buenos aislantes, pero no resisten altas temperaturas. Entre los más conocidos se hallan los plásticos pegamentos, nylon, polietileno, etc. 12. ¿que son los cerámicos? Son constituidos normalmente por combinaciones químicas de elementos metálicos y no metálicos. (Óxidos, sulfuros, fosfatos, nitruros, carburos etc.). Pueden ser cristalinos o amorfos. Sus características más importantes son su alta dureza y resistencia térmica y química, bajo peso y carácter aislante. Por el contario son frágiles y muchas de las investigaciones que sobre ellos se realizan se encaminan precisamente a mejorar su elasticidad, típicos ejemplos de materiales cerámicos los constituyen el vidrio, el cemento o las arcillas.

Materiales ingenieriles

13. ¿Cómo se clasifican los materiales de ingeniería? Los materiales de ingeniería se clasifican en 5 grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos, cada uno de estos grupos posee características distintas. Eje. -Metales. 

Generalmente son buenos conductores eléctricos

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Alta resistencia

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Alta rigidez

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Ductilidad

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Alta resistencia a impactos -Cerámicos

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Baja conductividad

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Fuertes y duros

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Frágiles y quebradizos -Polímeros

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Producidos mediante reacciones despolimerización

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Baja conductividad eléctrica y térmica

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Son en general resistentes

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Tienen amplias aplicaciones industriales -Semiconductores

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En general son frágiles

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Se puede controlar su conductividad

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Pueden transformar la energía eléctrica en luz -Materiales compuestos

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Mesclas de 2 o más materiales de ingeniería

14. ¿Que son los materiales compuestos? Son aquellos que son mezclados con 2 o más materiales de las clasificaciones, para obtener un material nuevo, estas combinaciones influyen fibras de metal dispersas en una matriz polimérica, fibras de cerámica en una matriz de polímero, ejemplos más comunes son el concreto reforzado con barras de acero 15. ¿Que son los nuevos materiales? Los nuevos materiales son productos de nuevas tecnologías fruto del desarrollo de la química y la física aplicada de la ingeniería y de la ciencia de los materiales… ejem. Siliconas, coltan, fibra óptica, materiales inteligentes, materiales con memoria de forma, materiales híbridos

16. ¿Que son las cerámicas avanzadas? También llamadas “cerámicas estructurales” o “cerámicas finas”, las cerámicas avanzadas son materiales con una estructura fina y controlada, con propiedades únicas que van desde las electrónicas hasta las estructurales, siendo un objeto cerámico de alta ingeniería y de gran desempeño inorgánico predominantemente no metálico, con elevado valor agregado y con atributos funcionales únicos o superiores. 17. mencione tres aplicaciones de las cerámicas avanzadas  Hileras de trefilacion  láseres ópticos  Sensores  Interruptores 18. ¿Que son metales líquidos? Se consideran como un fluido de 2 componentes con los iones acoplados. Básicamente son metales en estado líquido ejemplo: galio, cesio, francio, mercurio 19. ¿Que son los aceros de alta resistencia y los nuevos aceros? Los nuevos aceros no son nuevos tipos de acero, son productos de acero con propiedades y características que nunca se habían logrado en el pasado, la composición básica de los aceros no se ha variado gran cosa, lo que han cambiado son los procesos y los controles de pureza y de tratamiento térmico, es decir la microestructura final.

20. ¿Que son aleaciones con memoria de forma? El cambio de forma con el calentamiento no es una cualidad especial de los materiales pero el cambio a una forma especifica si lo es. Por ejemplo el acero experimenta deformaciones cuando se calienta, pero no asume una forma particular. De otro lado una aleación con memoria de forma si cambia directamente a una forma inherente, además el cambio es varios órdenes de magnitud mayor que en el acero. 21. ¿Que son materiales tradicionales? Son los primeros materiales que fueron descubiertos por el hombre, aquellos provenientes de la naturaleza y que eran usados con fines básicos. ej., madera, piel de animal, piedra, vegetales. 22. ¿Cuál es la diferencia entre los materiales tradicionales y los de ingeniería? Los materiales tradicionales son los primeros materiales que fueron descubiertos y utilizados para diferentes actividades, son también todos los materiales provenientes de la tierra, de los minerales y de restos de meteoritos, es decir los naturales; en cambio los materiales de ingeniería son combinación de diferentes materiales con los tradicionales, para formar materiales más resistentes a la corrosión, más aptos para la conductividad de energía, más livianos y resistentes. Un ejemplo de estos son los polímeros, cerámicos, aleaciones… 23. ¿Explique brevemente la necesidad del estudio de los materiales en Colombia? Para Colombia es de vital importancia el estudio de los materiales que predominan en nuestro país para lograr alcanzar un país con más tecnología y avances científicos. Debido a que los demás países nos están dejando como un país con muchos materiales tradicionales pero que no los sabemos aprovechar. Por tal razón es muy importante conocer de los materiales sus usos, cuáles son sus ventajas y los problemas que puede ocasionar. Los más importantes avances científicos y tecnológicos se dan en gran medida al conocimiento de los nuevos materiales que se utilizan en gran medida en los países más industrializados. Estos materiales son los polímeros y aleaciones metálicas utilizadas en la bioingeniería. Los plásticos y cerámicos que son de suma importancia para conducciones de energía. 25) ¿Porque es importante el desarrollo de nuevas aleaciones? Porque presentan demandas altas en importantes sectores industriales, como el eléctrico-electrónico, el aeroespacial, el petrolífero (extracción), el de armamentos,

el químico y el petroquímico, el automovilístico, el siderúrgico, el nuclear y el biomédico. También por que son nuevos materiales que se adaptan mas la modernidad del mundo por ser más resistentes a la corrosión, son livianos, y a su vez pueden ser más económicos para las personas.

26) ¿Cuáles son las aplicaciones de los nuevos polímeros? Son usados en la industria Aero-espacial, y hacen parte de los llamados materiales compuestos. Entre los polímeros que se han venido desarrollando y que podrían ser objeto de nuestro interés están: polímeros de alta temperatura, los durimidos, los súper termoplásticos y los polímeros-cerámicas. Otros polímeros encuentran aplicaciones como aislantes eléctricos a altas temperaturas; en la óptica de precisión; en las fibras ópticas para las telecomunicaciones; en biomedicina, para construir vasos artificiales, válvulas cardíacas, protectores de marcapasos cardíacos, etc. También podemos encontrar plásticos conductores de la electricidad, lo que abre la posibilidad de sustituir metales en muchas aplicaciones eléctricas, donde antes no tenían competencia. 27) ¿Explique brevemente los antecedentes de los materiales en Colombia? El estudio de los materiales en Colombia comienza con los aportes que nos han dejado los indígenas quienes utilizaban el cobre, oro y el bronce. Luego el aporte hispano quienes trajeron consigo el hierro y el acero que utilizaban para fabricar armas e implementos mecánicos, después de 1950 se crea en las universidades colombianas el estudio de la ingeniería metalúrgica como pregrado en la facultad de minas de la universidad nacional también a principios del siglo se comienza a implementar la ingeniería mecánica en estudio de materiales metálicos y la ingeniería de materiales en la Udea para el estudio de los materiales tradicionales e ingenieriles. 29) ¿Explique brevemente como se desarrolló la industria del plástico en Antioquia? En 1940se funda en Medellín la primera empresa para producción de plástico Rayón, indurrayon; Que se dedicó a fabricar hilaza de viscosa-Rayón, por el proceso de coagulación de la celulosa. Producto de gran demanda textil. En 1945 también se funda la empresa de pintura pintuco, en ese mismo año y otros anteriores se empezaron en las universidades los pregrados en ingeniería química orientados hacia los plásticos.

En los últimos años la industria del plástico creció un 7% anual. Estas empresas se dedican a la producción de películas, tuberías de pvc, etc. pero en forma no muy innovadora e industrializada la cual deberían estar fabricando para que puedan fortalecer más este sector, un ejemplo de los materiales que deben construir son materiales innovadores como láminas de pvc similares al papel de imprimir, etc.

30) ¿Explique brevemente como ha sido la enseñanza de los materiales en las universidades de Antioquia? En la universidad de Antioquia primero se comenzó en 1966 con el programa de ingeniería metalúrgica, sin embargo los primeros estudiantes fueron admitidos en 1968, después a principios de siglo se modernizo y se cambió por el programa de pregrado en ingeniería de materiales la cual es el estudio científico y tecnológico de la composición y estructura de los materiales y en la forma en cómo podemos adoptar esto a las necesidades del hombre. Luego de que se graduaron las primeras personas se abrieron maestrías y doctorados en materiales y procesos, también fue gestora la universidad del cetro metalmecánico que luego se amplió al programa de industria metalmecánica ecoeficiente. 31) ¿Explique brevemente qué son las siguientes propiedades de un material: dureza, tenacidad, rigidez, ductilidad, resistencia a la abrasión y resistencia a la corrosión? Dureza: es la capacidad que tiene un material para que sea difícil de traspasar o penetrar con algún aparato. Tenacidad: este concepto relaciona la energía aplicada a un material y la deformación que este tendrá. Ductilidad: es aquel material que tiene la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse o fracturarse. Rigidez: es la capacidad que tienen determinados materiales para resistir a fuertes impactos caídas. Un ejemplo de este son las varillas de hierro. Resistencia a la abrasión: es la capacidad que tienen determinados materiales para no desgastarse o destruirse al estar expuestos a fricción con algún material Resistencia a la corrosión: es la capacidad que tiene un material para que sea difícil de oxidarse o degradarse al estar expuesto al calor y al ambiente.

32) ¿Que es la soldadura? La soldadura es el procedimiento por el cual dos o más láminas metálicas se unen por aplicación de calor, presión, o la combinación de ambos, con o sin el aporte de un metal de aportación cuya temperatura de fusión es menor a la de las piezas que se han de soldar. Existen varios tipos de soldadura; soldaduras duras como: la soldadura eléctrica por puntos, la soldadura eléctrica por arco y la soldadura oxiacetilénica. Soldaduras blandas que son aquellas que funden a menos de 200°C como lo es la soldadura con estaño, que es la que se aplica en electrónica.

Conclusiones 

El estudio de los materiales es de vital importancia porque con ellos podemos mejorar gran cantidad de artículos, y hacer de estos algo más innovador, es muy importante para mí como tecnólogo en producción conocer todo sobre las clases de polímeros, cerámicos, metales, aleaciones, etc. que puedo utilizar para mejorar la productividad de la empresa en que trabaje.

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El estudio de los materiales nos ayuda a implementar nuevos materiales que son más resistentes y livianos, de mejor precio económico y acceso para las personas. Los nuevos materiales son más utilizados en los países

industrializados, en la ciencia y la tecnología que son la base para el desarrollo social y económico de un país. 

El conocimiento de los distintos tipos de materiales y sus diferentes aplicaciones enriquece cualquier tipo de profesión, generando un perfil más competitivo e idóneo para incursionar exitosamente en la vida laboral.

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Partiendo de un punto de referencia practico y teórico se puede afirmar y corroborar que el mundo es materia y que depende del ser humano su aplicación y posterior transformación para distintos fines, es por eso que el conocimiento de los diferentes tipos de material es fundamental en un planeta rico en recursos que demanda un actuar eficaz y acertado.