Propiedades fisicas de los materiales / Tecnologia de Materiales
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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.
Híbridos