ENSAYOS

ENSAYO DE TENSION:
 https://www.youtube.com/watch?v=jIxwVfTuK6Q

ENSAYO DE DUREZA:
https://www.youtube.com/watch?v=1e1F5j3ACKA
















ENSAYO DE FLEXION:
https://www.youtube.com/watch?v=y2Douqxkhg8

ENSAYO DE IMPACTO:
https://www.youtube.com/watch?v=8685HYXNrxE

TENACIDAD A LA FRACTURA:
https://www.youtube.com/watch?v=MzB7NPColkY

ENSAYO DE FATIGA:
https://www.youtube.com/watch?v=dZLExvQ_7Rg

ENSAYO DE TERMOFLUENCIA:

https://www.youtube.com/watch?v=HbgUu-NGWOc

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

https://www.goconqr.com/es-ES/p/3369211-PROPIEDADES-DE-LOS-MATERIALES-mind_maps

SUSTANCIAS PURAS

Soluciones:

Una solución sólida no es una mezcla. Las mezclas contienen más de un tipo de fase y sus componentes conservan sus propiedades individuales. Los componentes de una solución sólida se disuelven uno en el otro y no retienen sus características propia

Diagrama de fases isomorfo

Un diagrama de fases muestra las fases y sus composiciones para cualquier combinación de temperatura y composición de la aleación. Cuando en la aleación sólo están presentes dos elementos, se puede elaborar un diagrama de fases binario. Se encuentran diagramas de fases binarios isomorfos en varios sistemas metálicos y cerámicos. En los sistemas isomorfos, que incluyen sistemas cobre-níquel y NiO-MgO (figura 9-S), sólo se forma una fase sólida; los dos componentes del sistema presentan solubilidad sólida ilimitada.

Solidificación de una aleación de solución sólida limitada

En una aleación como Cu-40% Ni que se funde y luego se enfría, la solidificación requiere que ocurra tanto la nucleación como el crecimiento. La nucleación heterogénea permite poco o prácticamente ningún subenfriamiento, por lo que la solidificación empezará cuando el líquido llegue a la temperatura de liquidus. El diagrama de fases (figura 9- 14) con la isoterma trazada a la temperatura de liquidus, indica que el primer sólido que se forma tiene una composición Cu-52% Ni.

Solidificación fuera de equilibrio y segregación

Cuando el enfriamiento es demasiado rápido para que se difundan los átomos y se produzcan condiciones de equilibrio, aparecen en la fundición estructuras poco comunes. Obsérvese lo que ocurre en la aleación Cu-40% Ni durante un enfriamiento rápido.

Microsegregación 

La composición no uniforme producida por la solidificación fuera de equilibrio se conoce como segregación. La microsegregación, también conocida como segregación interdendrítica o central, ocurre en distancias cortas, a menudo entre los pequeños brazos dendríticos. Los centros de las dendritas, que representan el primer sólido que se forma, son ricos en el elemento con el mayor punto de fusión dentro de la aleación. Las regiones entre dendritas son ricas en el elemento con el menor punto de fusión, ya que estas regiones representan el último líquido que se solidifica. La composición y las propiedades de a son distintas de una región a la siguiente y. como resultado, se espera que la fundición tenga propiedades más pobres.

La microsegregación puede causar fusión por microsegregación, es decir, la fusión del material interdendrítico de menor punto de fusión a temperaturas por debajo de la temperatura de solidus al equilibrio. Cuando se calienta la aleación Cu-40% Ni a 1225"C, por debajo de la teniperatura de solidus en equilibrio, pero por encima de la temperatura de solidus fuera dc equilibrio, se fundirán las regiones de bajo contenido de níquel entre dendritas.

Homogeneización

Se puede reducir la segregación interdendrítica y los problemas relacionados por la fusión por microsegregación mediante un tratamiento térmico de homogeneización. Al calentar la fundición a una temperatura por debajo de la temperatura de solidus fuera de equilibrio, los átomos de níquel en los centros de las dendritas se difundirán hacia las regiones interdendríticas; los átomos de cobre se difundirán en dirección opuesta

Macrosegregación

La macrosegregación ocurre a lo largo de una distancia grande entre
demasiado grandes. la superficie y el centro de la pieza; la superficie (que se solidifica primero) contiene ligeramente más cantidad del metal de mayor punto de fusión. No es posible eliminar la macrosegregación mediante un tratamiento de homogeneización, debido a que las distancias de difusión son demaciado grandes

ORGANIZACION ATOMICA

ORDEN DE CORTO ALCANCE: 

Un material muestra orden de corto alcance si el arreglo especial de los átomos se extiende solo a los vecinos mas cercanos de dicho átomo. cada molécula de agua en fase vapor tiene orden de corto alcance debido a los enlaces covalentes de dichos átomos de hidrógeno y oxigeno.

SIN ORDEN:

En gases como el argón, los átomos no tiene orden y llenan de manera aleatoria el espacio en el cual esta confinado el gas.

ORDEN DE LARGO ALCANCE:

Los metales, semiconductores, muchos materiales cerámicos e incluso algunos polímeros

estructura cristalina

tienen una estructura cristalina en la cual los átomos muestran tanto un orden de corto alcance, como uno de largo alcance; el arreglo atómico especial se extiende por todo el material. los átomos forman un patrón repetitivo en forma de red también llamado puntos de red.

Estructura Cristalina: es el tamaño, forma y la organización atómica dentro de la red.

CELDAS UNITARIAS: 

Es la subdivision de la red cristalina que sigue conservando las características generales de toda la red. al aplicar celdas unitarias identicas se puede construir una red.

Transformaciones alotrópicas o polimórficas:

Los materiales que pueden tener mas de una estructura cristalina se llaman alotrópicos, o polimorficos, el termino aletropia se reserva para este elemento en comportamientos puros y el polimorfismo es un termino mas general.
el hierro y el titanio tienen mas de una estructura cristalina, y muchos materiales
cerámicos como el silicio son polimorficos. 

CRISTALES IONICOS:

Muchos materiales ceramicos contienen enlaces ionicos entre aniones y cationes, estos materiales ionicos deben tener estructuras cristalinas que aseguren la neutralidad electrica, permitiendo sin embargo que iones de tamaño distinto se empaquen con eficiencia.

NEUTRALIDAD ELÉCTRICA: si las cargas del anión y el cation son idénticas el compuesto cerámico tiene la forma AX y el numero de coordinacion para cada ion debe ser el mismo.

ESTRUCTURAS COVALENTES:

los materiales con enlaces covalente frecuentemente deben tener estructuras complejas a fin de satisfacer las restricciones direccionales impuestas por el tipo de enlace.

-ESTRUCTURA CUBICA DE DIAMANTE

-SILICIO CRISTALINO

-POLIMEROS CRISTALINOS 

DIFRACCIÓN DE LOS RAYOS X:

se puede obtener información sobre la estructura cristalina de un material utilizando difracción de rayos X. cuando un haz monocromático ( de una sola longitud de onda) del mismo orden de magnitud que el espaciamiento atómico del material lo golpea, los rayos X se disparan en toda direcciones . la mayor parte de la radiación dispersa por un átomo anula la dispersada por otros átomos.

 

ESTRUCTURA ATOMICA

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO:
Un átomo esta 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 que lleva cada electrón y cada proton es de (1.6X10^-19) coulomb (C).

NUMERO ATÓMICO: es igual al numero de electrones o protones en cada átomo. Un átomo de Hierro que contiene 26 electrones y 26 protones tiene un numero atómico de 26.

MASA ATÓMICA (M): corresponde al numero promedio de protones y neutrones en el átomo, es la masa de una cantidad de átomos igual al numero de avogadro (6.2X10²³) (mol^-1) es el numero de átomos o moléculas en un mol o molécula gramo.

NUMERO DE AVOGADRO: es el número departículas elementales  en un mol de una sustancia cualquiera, donde el mol es una de las siete unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI).

ESTRUCTURA ELECTRONICA DE UN ATOMO

NUMEROS CUANTICOS:Los números cuánticos se denominan con las letras n, m, l y s y nos indican la posición y la energía del electrón. Ningún electrón de un mismo átomo puede tener los mismos números cuánticos.

n = número cuántico principal, que indica el nivel de energía donde se encuentra el electrón, asume valores enteros positivos, del 1 al 7 .

l = número cuántico secundario, que indica el orbital en el que se encuentra el electrón , puede ser s , p , d y f (0 , 1 , 2 y 3 ).

m = número cuántico magnético , representa la orientación de los orbitales en el espacio, o el tipo de orbital , dentro de un orbital especifico. Asume valores del número cuántico secundario negativo (-l) pasando por cero, hasta el número cuántico positivo (+l) .

s = número cuántico de spin, que describe la orientación del giro del electrón. Este número tiene en cuenta la rotación del electrón alrededor de su propio eje a medida que se mueve rodeando al núcleo.

ELECTRONEGATIVIDAD: La electronegativo es una medida de la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente de un grupo funcional) para atraer a los electrones, cuando forma un enlace químico en una molécula.También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares

 ENLACE IONICO: es aquel que tiene lugar entre un metal y un no metal, debido a que:

• Los electrones de los metales están muy poco ligados al núcleo y tienden a escapar de él, formando iones positivos (átomos con carga eléctrica positiva):
  Na ® Na⁺ + 1 e^-
• Los átomos de los no metales tienden a captar electrones, formando iones negativos (átomos con carga eléctrica negativa).
  Cl + 1 e^- ® Cl^-
  Como las cargas de distinto signo se atraen, el ion sodio y el ion cloruro se unirán mediante un enlace iónico hasta la distancia que sus radios permitan, creándose el cristal de cloruro sódico.
• Los compuestos iónicos poseen punto de fusión elevado, no conducen la electricidad y, por regla general, son solublesen agua y en disolventes polares.

ENLACE COVALENTE

El enlace covalente tiene lugar entre átomos de no metales. El enlace se forma por compartición de electrones (uno aportado por cada átomo), los cuales, tras el enlace, pertenecen a los dos átomos que se unen.

El cloro posee 7 electrones de valencia (su capa de valencia es 3s²3p⁵), por lo que tiende a ganar un electrón para completar elocteto. Para formar la molécula de cloro, los dos átomos se unen entre sí mediante la compartición de dos electrones, uno aportado por cada átomo.

La formación de enlaces covalentes puede dar lugar a dos tipos de sustancias con estructuras y propiedades diferentes:

• Sólidos con redes covalentes (con átomos unidos formando un entramado tridimendional). Algunos ejemplos de este tipo de compuestos son:
  • El dióxido de silicio.
  • El diamante.
  • El grafito.
• Sustancias moleculares (moléculas individuales) unidas entre sí por fuerzas intermoleculares débiles. Pueden presentarse en tres estados:
  • Gases a temperatura ambiente, como, por ejemplo, el oxígeno, el dióxido de carbono y el metano.
  • Líquidas, como el agua, el bromo y el etanol.
  • Sólidas, como el yodo, la sacarosa y el naftaleno.

ENLACE METALICO:

El enlace metálico tiene lugar entre los metales. En este enlace no existe una auténtica unión entre los átomos, sino una red de iones positivos, y entre los espacios vacíos circulan electrones libres.

Según la teoría del mar de electrones, la estructura metálica está formada por cationes del metal rodeados de un mar de electrones. La fuerza de unión es la atracción entre los iones positivos del metal y los electrones circundantes que se mueven libremente.

Los metales son sólidos a temperatura ambiente, densos, dúctiles y maleables. Sus puntos de ebullición varían mucho, siendo bajos en los alcalinos y elevados en los metales centrales de transición. Son buenos conductores del calor y de la electricidad.

TIPOS DE MATERIALES

METALES:

son materiales formados por elementos químicos metálicos. 

los materiales metálicos permiten el desplazamiento relativo de unas capas de iones respecto a otras sin que se produzca rotura, lo que determina su plasticidad,una de las propiedades mecánicas más interesantes de los materiales en ingeniería.

Metales Ferrosos

Los metales ferrosos como su nombre lo indica, el principal componente es el hierro. Sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Por otro lado están las aleaciones, logradas con el estaño, carbono, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio. Su empleo en la construcción es muy marcada, destacando el acero (aleación de hierro y carbono). 

Metales no Ferrosos 

Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior

Las Aleaciones 

La adición de pequeñas cantidades de elementos de aleación a los metales puros modifica las dimensiones de la estructura reticular del metal original, además de producir en algunos casos incluso el tipo de red. Podemos considerar la aleación como una solución en donde los elementos de aleación son los solutos y el metal puro el solvente.

PROPIEDADES:

RESISTENCIA A LA ROTURA 

El ensayo más importante de resistencia de un metal es el ensayo a tracción. El ensayo a tracción se determina por el estirado de los dos extremos de una probeta del metal con dimensiones perfectamente determinadas y con marcas previamente hechas. 

DUREZA 

La dureza es otra de las propiedades interesantes de los metales, ya que pueden establecerse relaciones con las resistencias mecánicas. Distinguimos los siguientes métodos:

• DUREZA AL RAYADO
• DUREZA AL IMPACTO

CERAMICOS:

Dependiendo de la naturaleza y tratamiento de las materias primas y del proceso de cocción, se distinguen dos grandes grupos de materiales cerámicos: las cerámicas gruesas y las cerámicas finas.

Materiales cerámicos porosos o gruesos:

• Arcilla cocida
• Loza italiana
• Loza inglesa
• Refractarios

Materiales cerámicos impermeables o finos:

• Gres cerámico común
• Gres cerámico fino
• Porcelana

PROPIEDADES

• Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables.
•  Su gran dureza los hace un material utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.
•  Gran resistencia a altas temperaturas, con gran poder de aislamiento térmico  y, también, eléctrico.
•  Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes atmosféricos.
•  Alta resistencia a casi todos los agentes químicos. Una característica fundamental es que pueden fabricarse en formas con dimensiones determinadas Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. 
• Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad.

POLIMEROS:

Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena

En función de la repetición o variedad de los monómeros, los polímeros se clasifican en:

• Homopolímero: Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polímeros pertenecientes a esta familia.
• Copolímero: Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, el ABS o el SBR son ejemplos pertenecientes a esta familia.

La formación de las cadenas poliméricas se producen mediante las diferentes polireacciones que pueden ocurrir entre los monóneros, estas polireacciones se clasifican en:

• polimerizacion
• Policondensación
• Poliadición

SEMICONDUCTORES:

Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 16 y 15 respectivamente

COMPUESTOS:

aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.

CARACTERISTICAS

• Están formados de dos o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.
• Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.
• Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).
• No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos; como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes