CIENCIAS DE LOS MATERIALES 1 PARCIAL - ALINE CARRILLO

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• Por:
• M. en C. Sarai Alejandro Hernández
UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO
DIVISIÓN ACADÉMICA MULTIDISCIPLINARIA DE JALPA DE MÉNDEZ
TIPOS DE 
MATERIALES:
*Metales: cobre de cableado, 
tubería cobre (agua), laminas 
(de casa) , Laton ( braques), 
alumino (ventanas) , oro 
(anillo), monedas, cucharas, 
tenedores, ollas de acero 
inoxidable, tuberías de los 
aires acondicionados. 
*cerámicos: fibra de vidrio, 
cristal, block, arcillas, 
porcelana.
TIPOS DE MATERIALES:
*Polímeros: plásticos, caucho, unicel, slime, 
hule, acrílico, plastilina, tela poliester
*Madera
*Asfalto
*Papel
*semiconductores: circuitos electrónicos (celular, 
bocinas , computadora, televisión.
Panel control. 
*materiales compuestos: 
madera , papel, fibra de 
vidrio, fibra de carbono.
Tipos de materiales de acuerdo a la literatura:
Cinco grupos:
1.- Cerámicos.
2.- Metales.
3.- Polímeros.
4.-Semiconductores.
5.-Materiales compuestos.
* Ciencia e ingeniería de los materiales. Tercera edición, Donald 
R. Askeland , editorial Thomson. 
CERAMICOS : El ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los
abrasivos , tienen una conductividad eléctrica y térmica , y a
menudo son utilizados como aislantes. Son fuertes, duros , aunque
también son frágiles o quebradizos.
Metales : los metales y sus aleaciones, incluyendo acero, aluminio,
magnesio, zinc, hierro fundido, titanio, cobre y niquel,
generalmente tiene como característica una buena conductividad
eléctrica y térmica, resistencia relativamente alta, una alta rigidez,
ductilidad o conformabilidad y resistencia al impacto
Polímeros: Producidos mediante un proceso conocido como
polimerización, es decir, creando grandes estructuras moleculares a partir
de moléculas orgánicas , los polímeros incluyen, hule , los plásticos, y
muchos más tipos de adhesivos. Los polímeros tienen baja conductivudad
eléctrica y térmica.
Semiconductores : aunque el silicio , el germanio y una variedad de
compuestos son muy frágiles, resultan esenciales para aplicaciones
electronicas, de computadores y de comunicaciones. La
conductividad eléctrica de estos materiales puede controlarse para
su uso en dispositivos electrónicos como transistores, diodos y
circuitos integrados.
Materiales compuestos: se forman a partir de dos o más materiales,
produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los
materiales de manera individual. El concreto, la madera y fibra
vidrio son ejemplos típicos. Podemos producir materiales ligeros,
fuertes, dúctiles, resistentes a altas temperaturas, o bien se puede
producir herramientas de corte duras y a la vez resistentes al
impacto.
TAREA: La estructura del átomo en material a elegir ( 
plastilina, papel, cartón, plástico, unicel, etc…
Tamaño: pequeño que pueda ser transportable por ustedes. 
PENDIENTE EL ÁTOMO, MANDAR EVIDENCIA DE QUE SE REALIZÓ
CLASE 23-02-22
RELACIÓN ESTRUCTURA-PROPIEDADES-PROCESAMIENTO
para realizar su función durante su ciclo de vida esperado, un componente debe 
tener la forma correcta. 
Se debe aprovechar la relación compleja de:
➢ Estructura interna
➢ Procesamiento
➢ Propiedades finales
Cuando se modifica alguno de estos , cualquier de los restantes cambia. 
PROPIEDADES
MECANICAS 
FISICAS Describen la forma
en que el material
responde a una
fuerza aplicada.
Dependen de la estructura
como del procesamiento del
material. Minúsculas
modificaciones de la estructura
causan cambios profundos en la
conductividad eléctrica.
❑ Resistencia
❑ Rigidez
❑ Ductilidad
✓ Impacto
✓ Fatiga
✓ Termofluencia
✓ desgaste
❑ Comportamiento eléctrico 
❑ Magnético
❑ Óptico
❑ Térmico
❑ Elástico
❑ Químico 
Ejemplo:
Diseñe y selección de materiales para el ala de una avión. 
✓ Primero:
Propiedades mecánicas: 
▪ Resistencia para soportar fuerzas que actúan sobre el ala.
▪ El ala también esta expuesta durante el aterrizaje y despegue 
a una aplicación alternada o cíclica de fuerzas
▪ Vibraciones durante el vuelo
▪ Es importante las propiedades de Resistencia a la fatiga
▪ Durante el vuelo supersónico, el ala puede llegar a ponerse 
muy caliente, por lo que puede resultar crítica la resistencia a 
la termofluencia.
✓ Segundo:
Propiedades Físicas: 
▪ Ligera 
▪ Baja densidad
▪ Si es expuesta a atmósfera marina: Resistencia a la corrosión.
▪ Si es alcanzada por un rayo, la carga eléctrica debe disiparse.
▪ Buena conductividad.
▪
ESTRUCTURA
La estructura de un material se puede considerar en diferentes
niveles. La disposición de los electrones que rodea al núcleo de los
átomos individuales afecta el comportamiento eléctrico, magnético,
térmico y óptico. Además la configuración electrónica influye en la
forma en que los átomos se unen entre sí.
Los metales, semiconductores, muchos cerámicos y algunos polímeros tienen
una organización de átomos muy regular, es decir una estructura cristalina.
CLASE 25-02-22
Actividad de clases
PROCESAMIENTO
Los metales se pueden procesar vertiendo líquido en un molde 
(fundición), uniendo piezas individuales de metal (soldadura), Metal 
sólido en formas útiles mediante alta presión (forja, trefilado, 
extrusión, laminado, doblado) 
Los cerámicos pueden conformarse mediante procesos como colado, 
formado, extrusión o compactación.
Los polímeros se producen mediante inyección de plástico blando en 
moldes (similar a la fundición), extrusión y conformado. 
EFECTOS 
AMBIENTALES 
SOBRE EL 
COMPORTAMIENTO 
DE LOS 
MATERIALES
TEMPERATURA 
CORROSIÓN 
Materiales endurecidos
por ciertos tratamiento
térmicos o ciertas
técnicas de conformado ,
pierden resistencia al ser
calentados.
La elevadas temperaturas
modifican la estructura de
las cerámica y hacen que
los polímeros se derritan o
se carbonice.
TEMPERATURA 
La bajas temperaturas
pueden causar que un metal
o polímero falle por
fragilidad.
Metales y polímeros
reaccionan ante el
oxígeno y otros gases,
particularmente a
temperaturas elevadas.
Los líquidos corrosivos
también atacan a los
materiales y les provocan
fallas prematuras..
CORROSIÓN 
Los metales y cerámicos
pueden desintegrarse. Los
polímeros pueden volverse
frágiles.
Utilizar 
recubrimientos 
ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
Un átomo está compuesto de un núcleo rodeado por
electrones. El núcleo contiene neutrones y protones
de carga positiva y tiene una carga positiva neta.
Los electrones , de carga
negativa, están sujetos al
núcleo por atracción
electrostática. La carga
eléctrica q que llevan cada
electrón y cada protón es de
1.60X1019 coulomb (c).
El arreglo atómico juega un papel importante en la determinación de la 
microestructura y en el comportamiento de un material sólido.
Ejemplo:
El arreglo atómico en el aluminio proporciona buena ductilidad, en tanto que 
en el hierro es la causa de una buena resistencia. 
Debido a distintos arreglos atómicos, se puede deformar fácilmente el 
polietileno, se pude estirar elásticamente el hule, y la epóxica resulta fuerte 
y quebradiza.
ARREGLO ATÓMICO
Orden de corto alcance y largo 
alcance.
Sin orden: En gases como el argón, los átomos no tienen orden y llenan
de manera aleatoria el espacio en el cual está confinado el gas.
Orden de corto alcance. Un material de este tipo su arreglo especial de
los átomos se extiende sólo a los vecinos más cercanos de dicho átomo.
Cada molécula de agua en fase vapor tiene un orden de corto alcance
debido a los enlaces covalentes entre los átomos de hidrogeno y
oxigeno.
Orden de largo alcance. Los materiales semiconductores, muchos 
materiales cerámicos e incluso algunos polímeros tienen una estructura 
cristalina en la cual los átomos muestran tanto un orden de corto 
alcance como un orden de largo alcance. 
Estructuras cristalinas
S
ó
l
i
d
o
s
Cristalinos
Amorfos
Estructura ordenada
Cristales (granos) bien 
definidos
Presentan un orden pobre
Carecen de simetría y 
regularidad
Sólido (Material) CristalinoÁtomos o iones ordenados de 
acuerdo a un patrón
Tienen un Orden de Largo Alcance (OLA)
Sólido (Material) Amórfo
Sus átomos o iones no están 
ordenados
Tienen un Orden de Corto Alcance (OCA)
El orden existe únicamente en la vecindad 
inmediata de un átomo o molécula
Red espacial Celda unitaria
Representación gráfica de una
red tridimensional, en la que los
átomos se colocan en los puntos
de intersección
Las redes espaciales pueden
describirse especificando la
posición de los átomos en una
unidad repetitiva
Redes de Bravais
Cúbico sencillo
Cúbico centrado 
en las caras
Cúbico centrado 
en el cuerpo
a = b = c
a = b = g = 90°
Halita
halita, sal o sal de roca es un mineral sedimentario, el cual se puede formar por la evaporación de agua 
salada, en depósitos sedimentarios y domos salinos. Está asociada con silvina, carnalita y otros minerales. 
Su composición química es cloruro de sodio (NaCl).
https://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
Redes de Bravais
Tetragonal sencillo Tetragonal centrado 
en el cuerpo
a = b ≠ c
a = b = g = 90°
Escapolita
La escapolita o fuscita es un grupo de minerales tectosilicatos, que forman todos ellos una serie de solución sólida 
entre dos extremos.
Redes de Bravais
Romboédrico sencillo
a = b = c
a = b = g ≠ 90°
Calcita
La calcita es un mineral formado por carbonato cálcico, de la clase 05 de la clasificación de 
Strunz, los llamados minerales carbonatos y nitratos. A veces, se usa como sinónimo caliza, 
aunque es incorrecto pues esta última es una roca, no un mineral.
Redes de Bravais
Hexagonal sencillo
a = b ≠ c
a= b = 120
g = 90°
Cuarzo
El cuarzo es un mineral compuesto de sílice. Tras el feldespato es el mineral más común de la 
corteza terrestre estando presente en una gran cantidad de rocas ígneas, metamórficas y 
sedimentarias
Redes de Bravais
Ortorrómbico 
sencillo
Ortorrómbico 
centrado en el 
cuerpo
Ortorrómbico 
centrado en 
las caras
Ortorrómbico 
centrado en 
las bases
a ≠ b ≠ c
a = b = g = 90°
Olivino
El olivino es un grupo de minerales constituyentes de rocas, aunque el nombre se suele aplicar 
con especial referencia a la principal solución sólida del grupo, que es entre forsterita y fayalita.​​ 
Los olivinos son de los minerales más importantes en la clasificación de rocas ígneas.​
Redes de Bravais
Monoclínico 
sencillo
Monoclínico 
centrado en 
las basesa ≠ b ≠ c
a = g = 90° ≠ b
Colemanita
La colemanita se
forma en depósitos
de evaporita junto
con otros boratos , y
es uno de los
minerales de borato
más estables. Es
piroeléctrico y
desarrolla una carga
eléctrica durante un
cambio de
temperatura.
Redes de Bravais
Triclínico 
sencillo
a ≠ b ≠ c
a ≠ b ≠ g ≠ 90°
Sulfato de Cobre
El sulfato de cobre(II),
también conocido como
sulfato cúprico, es un sólido
cristalino, un compuesto
inorgánico con la fórmula
química CuSO₄ₓ, donde x
puede variar de 0 a 5
Principales estructuras 
cristalinas metálicas
Cúbica centrada en el cuerpo Body
Centered Cubic (BCC)
Cubica centrada en las caras
Face Centered Cubic (FCC)
Hexagonal compacta
Hexagonal Close-Packed (HCP)
Cúbica Centrada en el Cuerpo 
(BCC)
a