Propiedades de Materiales: Elastómeros y sus Propiedades Mecánicas, Monografías, Ensayos de Materiales

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MT – 1113

C

IENCIA DE

L

OS

M

ATERIALES

Prof. Yliana Barón

[email protected]

Departamento de Ciencia de los Materiales

MEM 2do piso

C

ONTENIDO

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE LOS MATERIALES 1. Que son los materiales?2. Ciencia e Ingeniería de los Materiales (estructura-propiedades-

procesamiento)

3. Clasificación de los materiales, clases y familias. Propiedades y

características de los metales y aleaciones, materiales cerámicos yvidrios, materiales poliméricos y materiales compuestos

4. Propiedades mecánicas de los materiales: definición de términos,

principales ensayos mecánicos (tracción, impacto) y propiedades aobtener.

5. Introducción

a

la

selección

de

materiales.

Diagramas

de

propiedades de los materiales

C

ONTENIDO

TEMA 3. DIAGRAMA DE FASES 1.

Fases, aleaciones, componentes y concentración. Termodinámica

del equilibrio de fases

2. Diagramas de fases de materiales puros. Diagramas binarios.

Límite de solubilidad. Compuestos intermedios

3. Curvas de enfriamiento4. Diagrama Hierro-carbono5. Interpretación de diagramas complejos. Reacción eutéctica,

eutectoide, peritéctica y peritectoide. Diagramas de fases demateriales cerámicos

6. Transformaciones de fases y evolución de la microestructura

durante enfriamiento lento

7. Diagramas TTT8. Tratamientos térmicos

C

ONTENIDO

TEMA 4. ALEACIONES METÁLICAS 1. Aleaciones ferrosas. Aceros al carbono y de baja aleación.

Aceros de alta aleación. Fundiciones

2. Templabilidad. Ensayo de Jominy3. Caracterización de metales y aleaciones. Preparación de

muestras. Microscopía óptica y electrónica de barrido. Medicióndel tamaño de grano y del porcentaje de fases.

4. Tratamientos superficiales, difusión y leyes de Fick.

E

VALUACIÓN

PARCIAL 1 –Martes 29/01/2013 (semana 4) PARCIAL 2 – Jueves 21/02/2013 (semana 7) PARCIAL 3 – Viernes 22/03/2013 (semana 11)

Tres (3) parciales de 30 puntos c/u:

Tareas y taller 10 puntos

Taller de Microestructuras - Jueves 07/03/2013 (semana 9)

D

ATOS DE

I

NTERÉS

CONSULTAS:

Martes y jueves, hora 3-4. Departamento de Ciencia de los Materiales, MEM,2do piso, oficina 210-A

Laboratorio de corrosión, edif. Tratamientos Térmicos (detrás de subway)

Preguntas por correo:

[email protected]

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:

SHAKELFORD, J. Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros.Pearson: Madrid, 7ma ed., 2010

ASHBY, M. y JONES, D. Engineering Materials I: An intoduction to properties,applications and design. Elsevier: 4ta ed., Gran Bretaña, 2011

ASHBY, M.; SHERCLIFF, H. y CEBON, D. Materials: engineering, science,processing and design. Elsevier: Gran Bretaña, 2009

AHSBY, M. Materials selction in mechanical design. Elsevier: 2011, 4ta ed.

M

ATERIALES

Ciencias e Ingeniería de los Materiales

Campo interdisciplinario que se ocupa de inventar

nuevos materiales y mejorar los ya conocidos

Estructura

Propiedades

Procesamiento

Cs. de los

materiales

Ing. de los materiales

Puente General Rafael

Urdaneta (8.7km)

Puente Qingdao Haiwan

(42.5km)

M

ATERIALES

Estructura

ESTRUCTURA

NIVEL DE

DETALLE

EJEMPLO

Electrónica

subatómico

Densidad o nube electrónica

Atómica

Molecular

Composición química (NaCl)

Microestructura

Microscópico

Grupo de átomos que forman

aglomerados, fases

Macroestructura

Macroscópico

Fibras que se pueden observar

con el ojo desnudo

C

LASIFICACIÓN DE LOS

M

ATERIALES

De acuerdo a la función que cumplen

C

LASIFICACIÓN DE LOS

M

ATERIALES

De acuerdo a sus propiedades

MT-

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Metales

Tiene un módulo de Young relativamente alto (altarigidez). Aunque la mayoría de los metales en su estadopuro son suaves y se pueden deformar; éstos pueden serendurecidos mediante la adición de elementos aleantes(mantienen ductilidad). Los metales son susceptibles asufrir falla por fatiga y tienen poca resistencia a lacorrosión

Cristalinos

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Cerámicas

Tiene alto módulo de Young pero, a diferencia de los metales, sonfrágiles. Tiene cierta resistencia a tracción, pero a compresiónfracturan frágilmente. Debido a que las cerámicas tienen muypoca (o ninguna) ductilidad, tienen poca tolerancia a losconcentradores de esfuerzos (poros o grietas). Son rígidas, sonresistentes a la abrasión, mantienen sus propiedades a altastemperaturas y son resistentes a la corrosión.

Cristalinos

Amorfos

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Polímeros

Tienen bajo módulo de Young, alrededor de 50 veces menor móduloque los aceros, aunque pueden ser duros. Pueden ser deformadospermanentemente bajo la aplicación de esfuerzos. Sus propiedadesson dependientes de la temperatura: un polímero que es dúctil a20°C, puede ser frágil a 4°C (por ejemplo, cuando es colocado en unrefrigerador). Muy pocos polímeros tiene utilidad por encima de los200°C. Los polímeros pueden ser semi-cristalinos, amorfos o unamezcla de fases cristalinas-amorfas (la transparencia del polímeroestá asociada a la fase amorfa). Pueden ser moldeados, lo quepermite conformar piezas de geometría compleja. Son resistentes ala corrosión (pinturas) y tienen bajo coeficiente de fricción.

Semi-cristalinos

Amorfos

P

ROPIEDADES DE LOS

M

ATERIALES

Elastómeros

Son polímeros de cadena larga obtenidos a temperaturassuperiores a T

g

(temperatura de transición vítrea). En los

elastómeros los enlaces covalentes que unen las cadenaspoliméricas permanecen intactos, pero los enlaces débiles(Van der Waals, puentes de hidrógeno) que mantiene unidasunas cadenas a otras, se han fundido. Debido a esto, elmódulo de Young del elastómero es hasta 10

5

veces menor que

el de los aceros, presentando una enorme extensión bajorégimen elástico