Propiedades Sensibles e Insensibles a la microestructura(metales)

Propiedades y
estructura I
Material
Mar
mol
Caucho Piedr Acero
Hule
a de al
natural aren carbono
a
Compue Cobre
sto de
fibra de
vidrio
GRFP
Resistencia a 8
la tracción
27
80
700/430
180
Tenacidad a
la fractura
0.19
30/3
0.4/140
0.62/20- 3.5/10
60
0-350
8.5
200
Material
Polies
tireno
Vridrio
sodicocalcico
Resina
fenolica
Aleacion
es
magnesi
o
Peek
Resistencia a
tracción
45
33/50-70
46
300
85
Tenacidad a
la fractura
0.28/4
55/.7-.8
3.7
15
1
Material
Carb
uro
de
boro
Oro
Resistencia a 440/
la tracción
330
160/2
20
Tenacidad a
la fractura
60
3

Relación general entre el nivel de estructura y las
propiedades ingenieriles
Subatómica
Atómica
Molecular
Micro
Nucleares
Electricas, Magnéticas y Ópticas
Químicas
Térmicas
Niveles de Estructura
Mecánicas
Macro
Clasificación y características de los
materiales
Clase de
material
Cerámicos
Polímeros
Metálicos
Enlace
Iónico y
covalente
Covalente y
Van der Waals
Metálico
Aislante eléctrico
Resistencia
mecánica
Resistencia
a la penetración y
a la compresión
Propiedades y
comportamientos
generales
Fragilidad
Aislante
eléctrico y
térmico
Alto punto de fusión
Resistencia a
la corrosión y al
ataque químico
Textura lisa
Ductilidad
Conductividad
eléctrica y
térmica
Estabilidad química y
térmica
Algunos: tenacidad,
superplásticidad,
“comportamientos conductividad
inusuales”
térmica,
semiconductividad y
superconductividad
Algunos:
conductividad
eléctrica
Algunos: fragilidad,
superplasticidad,
semiconductividad
magnetismo,
superconductividad
Metales
Semimetales
No metales

Elementos formadores de cerámicos

Elementos formadores de polímeros
Sensibles
No sensibles
Límite elástico(
tensión de fluencia)
Resistencia a la
tracción
Ductilidad
Tenacidad a la fractura
Fluencia
Resistencia a la fatiga




Densidad
Módulo elástico
Expansión Térmica
Calor específico
Propiedades Sensibles e Insensibles a
la microestructura(metales)
Tensión y deformación
𝞂 = 𝐹 /𝐴
ζ = F /A
𝜺=
𝑑𝑙
𝑙
Tensión = Fuerza /área ( tensil, compresión)
Tensión de corte
𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 Deformación tensil
ϒ= w/l
= tan θ ≈ θ
Deformación de corte
Ley de Hooke (elasticidad)
𝞂 =E 𝜺 La constante E es el Módulo de Young
ζ = G ϒ La constante G es módulo de corte
ν = -𝜺 2/ 𝜺3 relación negativa entre deformación lateral y
axial Módulo de Poisson
K , describe respuesta a presión hidrostática
Módulo Elástico
Mide el comportamiento de
rigidez.
Mayor módulo…..mayor rigidez
(menos elasticidad)
La explicación de esa variación
mediante dos características de
estructura:
Unión entre átomos }
Empaquetamiento atómico
Uniones entre átomos
Primarias:
Iónica - Covalente
metálica
Secundarias
Van der walls
hidrógeno
-
uniones de
% de carácter iónico en enlaces diatómicos
Tipo de material
Cerámico
Metálico
(solución sólida)
Polímero
Elemento 1
Elemento 2
Diferencia de
electronegatividades
% de carácter
iónico
C
Si
0.65
10.5
Si
N
1.14
26
Si
O
1.54
43
Al
O
1.83
55
Mg
O
2.13
67
Cu
Ni
0.01
0.5
Sb
Bi
0.03
2
Cu
Au
0.64
10.5
V
W
0.73
13
Ta
W
0.86
17
C
H
0.35
3
C
N
0.49
6
C
Si
0.65
10.5
C
O
0.89
19
C
F
1.43
39
Iónica:
Atracción electrostática
electrones
Covalente
Compartir
UNION METÁLICA
Uniones Secundarias
Van der Walls: atracciones
dipolares entre átomos sin carga
Unión de hidrógeno ( puentes de hidrógeno)
EMPAQUETAMIENTO
Cristales cerámicos( iónicos
y covalentes) y metales
Cadenas ( polímeros)
Empaquetamiento:
74%
Problema:
Se tiene la siguiente ecuación:
E = A k T m/Ω
Donde
E = Modulo de Young
A = constante,
K = constante de Boltzmann
Tm = punto de fusión
Ω = volumen atómico
a) Comente la validez de la ecuación( relación de E con
las variables)
b) Calcule y tabule el valor de la constante A para cada
metal de la tabla siguiente
c) Encuentre el valor promedio de A
d)Utilice la ecuación y el valor promedio de A para
encontrar la E del diamante y el hielo y compare con los
valores tabulados