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Propiedades de los materiales
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Propiedades de los materiales
definición
Se define como propiedad de un material a una
caracteristica mensurable capaz de calificar un
comportamiento o una respuesta del mismo a
solicitaciones externas, independientemente del
tamaño y de la geometria del elemento
considerado. Pueden ser Insensibles y Sensibles
a la Microestructura.
p
físicas químicas
mecánicas
Las más importantes son la oxidación y la
corrosión, sobre todo en metales.
Definen el comportamiento de los materiales
frente a determinadas acciones mecánicas
exteriores como fuerzas o desplazamientos.
Describen la capacidad del material para
comprimirse, estirarse, doblarse, rayarse,
abollarse o romperse
El comportamiento del material bajo la acción de
agentes físicos externos como el calor,
electricidad, magnetismo o luz. Pueden dividirse
en electricas, magneticas, opticas y termicas.
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Propiedades de los materiales
definición
Resistencia de las moléculas a separarse. Depende
de las fuerzas intermoleculares que las mantienen
unidas.
Resistencia de un cuerpo a ser penetrado por
otro. En algunos casos puede ser modificada
(aleaciones, tratamientos). Oposicion que ejerce
un cuerpo para no rayarse.
Mecánicas
Capacidad de recobrar la forma cuando cesa la
causa que lo deforma.
Capacidad de adquirir deformaciones permanentes
sin sufrir rotura.
Capacidad de deformarse plásticamente frente a
esfuerzos de tracción. es la capacidad de un
material que es capaz de estirarse en hilos
(cobre, oro)
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Propiedades de los materiales
definición
Capacidad de deformarse plásticamente. Aptitud
que tiene un material para extenderse en laminas
(aluminio, oro)
Capacidad de absorber energía frente a esfuerzos
bruscos exteriores antes de romperse o
deformarse. Debe ser elástico y plástico a la
vez. Resistencia que opone un cuerpo a se roto.
Mecánicas
Cualidad contraria a la tenacidad. Tienen el
límite de elasticidad y el de rotura muy
próximos carecen de zona plástica. Cuando se
ejerce una fuerza sobre un material se rompe en
añicos.
Resistencia a la rotura por un esfuerzo de
magnitud o sentido variable. Deformacion de los
materiales sometidos a cargas variable, algo
inferiores a a la rotura.
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Propiedades de los materiales
definición
Facilidad que tiene un cuerpo al dejarse cortar
por arranque de virutas
Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en
algunos materiales por el frio.
Mecánicas
Aptitud que posee un material fundido para llenar
un molde.
Es la capacidad de conservar la nueva forma. Es
lo opuesto a la elasticidad
Capacidad de un material de absorber energía en
la zona elástica ante esfuerzos de rotura.
Resistencia que opone un material a golpes
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Propiedades de los materiales
definición

• La respuesta de la mayoría de los materiales a
  campos de fuerza mecánicos, eléctricos, ópticos,
  depende del tiempo.
• ? Parte de la energía entregada se almacena y
  parte se disipa.
• Disipación no ocurre en forma instantánea,
  depende del tiempo.
• La perturbación o solicitación es un fuerza
  mecánica y la respuesta una deformación y en
  algunos casos flujo.
• Disipación es la respuesta retrasa respecto
  de la perturbación. Retraso depende de la
  duración de la perturbación.

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Propiedades de los materiales
definición
Gracias a la fuerza el objeto se alarga y actua
perpendicularmente al suelo.
La fuerza tiende a acortar el objeto.
Mecánicas
La fuerza tiende a curvar al objeto y es paralela
a la superficie de fijacion.
La fuerza tuercen al objeto.
Esfuerzos físicos a que pueden someterse los
materiales
La fuerza rompe al material pasando por ella.
Se dan en objetos de poca seccion y gran longitud
doblandose la pieza.
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Propiedades de los materiales
definición
Quimicas
En ambiente cálido y seco el oxígeno provoca la
oxidación de muchos materiales.

• Es una reacción en la cual el elemento que se
  oxida cede electrones al elemento oxidante.
• Otros oxidantes aparte del oxígeno (cloro,
  bromo, azufre, hidrógeno, yodo, óxidos de azufre
  y de carbono).
• En algunos metales el proceso de oxidación
  depende de la temperatura
• - A temperatura ambiente la capa de óxido es
  compacta. Esto evita el contacto con el oxidante
  y que continúe la oxidación.
• - Si la temperatura se eleva, se puede producir
  un agrietamiento de la capa de óxido, con lo que
  la oxidación llega al interior.

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Propiedades de los materiales
definición
Quimicas
Se denomina al proceso de destrucción lenta y
progresiva de un material producido por el
oxígeno del aire combinada con la humedad.

• Es un proceso electroquímico, pues en la
  superficie del metal se generan micropilas
  galvánicas. La humedad actúa como electrolito.
• Los agentes corrosivos más habituales son
  cloruro de sodio y el dióxido de azufre.
• Se producen dos reacciones simultáneas
• - Reacción anódica Tiene lugar en la superficie
  del metal, que actúa como ánodo y cede electrones
  con lo que se forma el óxido.
• - Reacción catódica Consiste en la captura de
  los electrones por los radicales OH- y el
  posterior desprendimiento de hidrógeno.

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Propiedades de los materiales
definición
Modificación química de la superficie Creación
por medios químicos de una capa protectora o capa
de conversión.

• Cromatizado
• Fosfatación
• La oxidación anódica.

• Recubrimientos no metálicos
• Pinturas y barnices
• Plásticos
• Esmaltes y cerámicas

• Recubrimientos metálicos
• Electrodeposición
• Electroferesis
• Inmersión en caliente
• Difusión o cementado
• Protección catódica
• Inhibidores de la corrosión

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Propiedades de los materiales
definición
Físicas
Describen el comportamiento electrico del metal,
el cual en muchas ocasiones es mas critico que su
comportamiento mecanico.
Conductores, Aisladores, Semiconductores,
Superconductores.
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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas
(metales en general como plata, cobre, platino,
aleaciones metalicas, aluminio, etc.)
(vidrio, diamante, azufre, cuarzo fundido, cuando
pensamos en aisladores electricos imaginamos
elementos construidos con vidrio, ceramico o
polimeros)
(Ge-germanio, Si-silicio, GaAs-galioarsenico,
GaP-galiofosforo, CdS-cadmioazufre)
(aumentan su conductividad con la temperatura,
con las impurezas, pueden ser intrinsecos y
extrinsecos).
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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas

• Las propiedades eléctricas dependen de
• Estructura electrónica de los átomos
• Respuesta de los e- a los campos
  electromagnéticos.

La movilidad de los portadores depende de los
enlaces atomicos, de las imperfecciones de la
red, de la microestructura y, en los compuestos
ionicos de las velocidades de difusion. La
aplicación de un campo magnetico genera la
formacion y el movimiento de dipolos contenidos
en el material. Estos dipolos son atomos o grupos
de atomos que tienen carga desequilibrada. Dentro
de un campo electrico aplicado los dipolos se
alinean causando polarizacion.
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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas
EL Titanato de Bario (BaTiO3) es un material
cristalino polar debido a su nanoestructura
Material Ferro-eléctrico
Electrostriccion es la modificacion de las
dimensiones del material. Ademas de darse por
cambios en la longitud de los enlaces entre
iones, puede ser resultado de la actuacion de los
atomos como particulas en forma oval en vez de
esferica o por distorsion debida a la orientacion
de los dipolos permanentes del material.
Cuando se les impone un cambio dimensional,
ocurre polarizacion lo que crea un voltaje o un
campo. Los materiales que presentan este
comportamiento son piezoelectricos.
Cuando se retira el campo, queda una polarizacion
permanente, debida al acoplamiento de dipolos y
el material ha quedado permanentemente
polarizado. Los materiales que retienen una
polarizacion neta, una vez retirado el campo se
conocen como ferroelectricos.
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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas
Ejemplos de Conducción Ionica
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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas
El silicio y El germanio

• Una particular clase de materiales que han
  transformado la sociedad. Gran variedad de
  compuestos ceramicos e intermetalicos presentan
  este mismo efecto. Tienen propiedades de
  semiconductividad o conductividad condicionada.
  Algunos ejemplos Diodos, chips, tiristores en
  industria electrica.
• Su conductividad aumenta con la temperatura.
• Su conductividad aumenta con las impurezas
• Pueden ser intrinsecos o extrinsecos.(superconduc
  tores)
• Dos tipos de portadores electrones y huecos
• GaAs-galioarsenico, GaP-galiofosforo,
  CdS-cadmioazufre)

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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas
Su brecha de energia entre las bandas de valencia
y conduccion es pequeña y, algunos electrones
poseen suficiente energia termica como para
saltar la brecha, entrando en la banda de
conduccion. Los electrones excitados dejan atras
niveles de energia desocupados, o huecos, en la
banda de valencia. Cuando un electron se mueve
para llenar un hueco, se crea otro en la fuente
original de este segundo electron de forma que
los espacios vacios parecen actuar como
"electrones" de carga positiva y portadores de
carga electrica. Cuando se aplica un voltaje
electrico al material, los electrones de la banda
de conduccion se aceleran hacia la terminal
positiva, en tanto que los huecos de la banda de
valencia se mueven hacia a terminal negativa. Por
lo tanto se conduce la corriente mediante el
movimiento de electrones y de huecos. El
comportamiento del semiconductor es opuesto al de
los metales, conforme aumenta la temperatura se
incrementa la conductividad, por que estan
presentes mas portadores de carga, en tanto que
en el metal la conductividad se reduce, debido a
la menor movilidad de sus portadores de carga. Si
se retira la fuente de energia o voltaje de
excitación se vuelven a combinar los huecos y los
electrones despues de cierto periodo de tiempo.
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Propiedades de los materiales
definición
Tipicamente los del grupo IV de la Tabla
Periodica. Silicio y Germanio
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Propiedades de los materiales
definición
Silicio-fosforo
Silicio-Bario
En vista de que pequeñas variaciones de
temperatura pueden afectar el comportamiento de
un semiconductor intrinseco, se puede agregar una
pequeña cantidad de impurezas (dopado), para
producir un semiconductor extrinseco. La
conductividad de este semiconductor dependera
principalmente del numero de atomos de impureza
(dopantes), y en un rango especifico de
temperatura incluso ser independiente de esta.
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Propiedades de los materiales
definición
Eléctricas

• Cuando pensamos en Aisladores Electricos
  imaginamos elementos constriudos con vidrio,
  polimeros o ceramicos.
• Los portadores de carga pueden ser electrones,
  huecos, iones y defectos puntuales
• La cantidad de electrones que pueden acceder a
  la banda de conduccion es muy baja. (excepto en
  peliculas delgadas de oxidos amorfos).
• Un buen dieléctrico es un buen aislador, pero
  la inversa no siempre es cierta.

El comportamiento dielectrico, propio de los
materiales que impiden el flujo de corriente
electrica, que va mas alla de simplemente
proporcionar aislamiento.
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Propiedades de los materiales
definición
FISICAS
Seguimos la proxima clase