Propiedades físicas de los materiales

Tecnología de Materiales

Alberto Rosa Sierra, Dr. Ing.Francisco J. González Madariaga, Dr. Ing.

Volumétricas y de fusiónTérmicasEléctricasMagnéticasÓpticas y de corrosión

Propiedades físicas de los materiales

Se relacionan con el volumen de los sólidosy la manera como los cuerpos se venafectados por la temperatura.

a). Densidad

b). Características de fusión

c). Expansión térmica

Propiedades volumétricas y de fusión

Densidad

La densidad es una propiedad elemental y fundamental de los

materiales, relacionada con la naturaleza de sus constituyentes y la porosidad existente entre ellos.

La densidad (ρ) se define, como la

masa (M) por unidad de volumen (V), y se expresa en Kg/m3:

ρ = M / V

Temperatura de fusión (Tm) (sólidos cristalinos)

caracteriza la transición de sólido a líquido;

Temperatura de transición vítrea (Tg) (no cristalinos) :

Caracteriza la transición entre un sólido verdadero, a

un líquido muy viscoso

Punto de fusión y Tg

Temperatura máxima de servicio Tmax Temperatura máxima a la cual el material puede usarse sin oxidación,

cambios químicos y creep excesivo.

Temperatura de reblandecimiento Ts Temperatura a la cual el material fluye adecuadamente para

procesos de extruido y conformado.

Temperatura de servicio y reblandecimiento

Temperatura de servicio

Material con un alto punto de fusión

dificulta su operación

Plásticos los de más bajo punto Tm

El grafito tiene el más alto Tm

Datos de interés

El coeficiente deexpansión térmica, mideel cambio en la longitudpor grado de temperatura

Expansión térmica

Dilatación lineal Alambres, rieles, etc.

Dilatación superficial Baldosas, vidrio, etc

Dilatación volumétrica Gases, líquidos, cuerpos

geométricos,etc.

Expansión térmica

Expansión térmica

La dilatación térmica indica la relativa expansión o contracción de los materiales

La densidad disminuye con el aumento de temperatura

Ni-Ti

a) Calor específicob) Conductividad térmica

Propiedades térmicas

Propiedades térmicas

Las propiedades térmicas son las que se relacionan con el

almacenamiento y flujo de calor dentro de una

sustancia

El calor específico se define como la cantidad de energía

calorífica requerida para incrementar la temperatura de una unidad de masa del

material 1 grado Kelvin.

Q = CmΔT

Q = Heat added C = Specific heat

m = mass Δ = Change in temperature

Calor específico

Conductividad térmica

La conductividad térmica k (λ)

indica la velocidad a la

cual se conduce el calor a través

de un material

Conductividad térmica

Carga de polvo de (Ni)

Medida de los materiales para

permitir el paso de una corriente

eléctrica.

Los materiales con alta conductividad

eléctrica son considerados conductores

Propiedades eléctricas

La resistividad es lo inverso de la conductividad. Hay materiales no conductores o dieléctricos

La plata y el cobre tienen la mas alta conductividad

Los plásticos y el cuarzo tienen las conductividades más bajas

Conductividad eléctrica

Es un fenómeno que se caracteriza por la alta magnetización de los

materiales, así ejercen atracción o repulsión sobre

otros materiales

Es de alta importancia en aplicación de materiales para

aparatos eléctricos y electrónicos, motores,

generadores y transformadores, entre otros.

Propiedades magnéticas

Propiedades ópticas

Comportamiento de los materiales en lo que respecta a la absorción de la luz (lo que define el color de los mismos) y a la transmisión de la luz (en materiales transparentes y traslúcidos) por ejemplo:

Fibras Ópticas, Celdas Solares, recubrimientos ópticos, aplicaciones a microscopía, etc.

Los Materiales ópticos pueden ser pasivos o activos.

Los activos muestran propiedades ópticas especiales enrespuesta a estímulos eléctricos, mecánicos, magnéticos,

ópticos, etc: Lasers, visores de cristal líquido, etc.

Los pasivos, todo lo demás incluyendo aplicaciones inactivas de materiales activos. Por ejemplo: Metales, Cerámicos, Polímeros.

Materiales ópticos

Entre las características de las Propiedades ópticas, se encuentran:

Opacos: Impide el paso a la luz

Translúcidos: Deja pasar la luz, pero que no deja ver nítidamente los objetos.

Transparentes: Dicho de un cuerpo a través del cual pueden verse los objetos claramente

Materiales ópticos

La corrosión se refiere a materiales métalicos y cerámicos

En los materiales plásticos se denomina degradación

En la reacción de oxidorreducción intervienen tres factores: el producto, el

ambiente y el agua

Resistencia a la corrosión

La corrosión entre otros efectos, reduce la resistencia de los productos

Resistencia a la corrosión

MetalesEn términos generales tienen alto módulo elástico

Cuando puros, son suaves y fácilmente deformables

Son susceptibles de hacerse más resistentes pero mantienen su disposición a ser formados

Pueden formar aleaciones

Alto módulo elástico

Quebradizos

Su resistencia se refiere a la fractura quebradiza

Baja capacidad para disipar tensión

Gran dureza

Resistentes a la abrasión

Cerámicos

Bajo módulo elástico

Larga deflexión

Deformables bajo carga constante (creep)

Sus propiedades dependen de la temperatura del ambiente

Fácilmente moldeables

Generalmente no requieren de acabado

Polímeros y elastómeros

Combinaciones de dos o más materiales en una configuración y proporción determinada, que permite

disminuir sus desventajas:Fibras, partículas, estructuras de sandwich y muchos otros más.

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