Conceptos Fundamentales de Ciencia e Ingeniería de Materiales

Escrito el 20 de Abril de 2025 en español con un tamaño de 6,92 KB

Propiedades de los Materiales y la Curva de Enlace

La curva de fuerza/energía de enlace describe la interacción entre átomos o iones en un material y es fundamental para entender sus propiedades.

Resistencia mecánica:: Aumenta con la profundidad del pozo de la energía de enlace.
Módulo de elasticidad:: Aumenta con la tangente de la curva de la fuerza donde esta fuerza es nula.
Punto de ebullición:: Aumenta con la profundidad del pozo de la energía de enlace, indicando fuerzas intermoleculares más fuertes.
Coeficiente de expansión térmica:: Disminuye con la profundidad del pozo de la energía de enlace.

Ductilidad:: Capacidad de deformarse plástica y sustancialmente sin afectar su estructura.
Tenacidad:: Capacidad de absorber energía que tiene un material mediante deformaciones o impactos.
Límite de fluencia:: Es el fin de la zona elástica y el comienzo de la zona plástica del material.
Módulo de elasticidad:: Relación entre el esfuerzo al que está sometido el material con su deformación unitaria. Mide la capacidad del material para soportar cambios de longitud cuando está bajo tensión o compresión.
Termofluencia:: Es la deformación ocurrida cuando un material es sometido a altas temperaturas por largos períodos de tiempo.
Fatiga:: Fenómeno por el cual la rotura de un material bajo cargas cíclicas se produce más fácilmente que por cargas estáticas.

Celda unitaria:: Está formada por puntos de red que representan la ubicación de los átomos o iones.
BCC (Body-Centered Cubic - Cúbica Centrada en el Cuerpo):: Conecta un átomo en el vértice con el átomo en el centro del cubo, atravesando la diagonal espacial del cubo (dirección [111]).
FCC (Face-Centered Cubic - Cúbica Centrada en las Caras):: Esta dirección conecta átomos a lo largo de las diagonales de cara (direcciones <110>).

Postulado reticular:: El cristal es un medio periódico infinito definido por las 14 redes de Bravais.
Postulado estructural:: El cristal posee una estructura atómica y la simetría de esta corresponde a uno de los 230 grupos espaciales.
Postulado energético:: Los átomos de la estructura cristalina ocupan posiciones de equilibrio para las cuales la energía es mínima.

En una aleación metálica, los átomos se distribuyen de diversas formas:

Solución sólida: Los átomos del soluto se disuelven en la red del solvente (sustitucional e intersticial).
Fases separadas: Se crean nuevas fases con composiciones y estructuras diferentes.
Fases ordenadas: Los átomos de los diferentes elementos ocupan posiciones específicas formando patrones particulares.
Dispersiones: Partículas de una fase se distribuyen en la matriz de otra, mejorando propiedades mecánicas.
Segregación superficial: Los átomos de un elemento se concentran en la superficie o en los límites de grano, formando capas ricas en ese elemento.

Imperfecciones relativas a la geometría de la red cristalina:

La economía circular se basa en varios pilares interconectados:

Oferta de actores económicos: Enfocada en la extracción y explotación sostenible de recursos.
Demanda y comportamiento de los consumidores: Impulsa el consumo responsable a través de la demanda y el comportamiento del consumidor.
Gestión de desechos: Prioriza el reciclaje y la valorización de residuos como recursos.

La ciencia de materiales se fundamenta en la interrelación de tres aspectos clave:

Procesamiento:: Cómo se conforman los materiales en componentes útiles y cómo se producen cambios en las propiedades. Ej: colado, conformado, tratamientos térmicos.
Estructura:: Cómo se comportan los materiales, así como su composición y características. Son 3 niveles: Estructura de los átomos (configuración electrónica), Estructura cristalina (redes de Bravais), Estructura granular (policristalina).
Propiedades:: Capacidad, características o comportamiento al someterse a condiciones específicas. Son 2 tipos principales: Propiedades mecánicas (resistencia, ductilidad, rigidez) y Propiedades físicas (comportamiento eléctrico, magnético, óptico y térmico).

Los procesos de manufactura de materiales se clasifican en:

La manufactura de materiales es crucial por:

Industrias que utilizan intensivamente la manufactura de materiales:

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