BIENVENIDOS AL CURSO DE

1. BIENVENIDOS AL CURSO DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES

2. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • TECNOLOGÍA DE MATERIALES:Es la disciplina técnica que trata sobre los procesos industriales que nos permiten obtener piezas útiles para conformar las máquinas o dispositivos, a partir de las materias primas.

3. TECNOLOGÍA DE MATERIALES

4. TECNOLOGÍA DE MATERIALES

5. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • DISEÑO Y SELECCIÓN

6. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • QUÍMICA DE LOS MATERIALES

7. TECNOLOGÍA DE MATERIALES EL PRIMER INGENIERO DE MATERIALES

8. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • METÁLICOS Son sustancias inorgánicas compuestas por uno o mas elementos metálicos y pueden contener algunos elementos no metálicos.

9. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Son metales? Cobre Latón Bronce ¿Serán metales: alpaca, cuproníquel y cinc?

10. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • METALES Y ALEACIONES • Aleaciones y Metales Ferrosos. • Súper Aleaciones • Aleaciones y Metales No Ferrosos • POLÍMEROS La mayoría consta de largas cadenas o redes moleculares que frecuentemente se basan en compuestos orgánicos (precursores que contienen carbono).

11. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Son polímeros? Pila Botes

12. TECNOLOGÍA DE MATERIALES

13. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • CERÁMICOS Son materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos enlazados químicamente entre sí.

14. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Son cerámicos? Imanes Piezas de Motores

15. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • COMPUESTOS Puede definirse como dos o mas materiales (fases o constituyentes) integrados para formar un material nuevo.

16. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Son Compuestos? Composite Aglomerado

17. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ELECTRÓNICOS No son importantes por su volumen de producción, pero si lo son extremadamente por su avanzada tecnología.

18. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Son Electrónicos? Coltan Ppy

19. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • PROPIEDADES ÓPTICAS Al incidir la luz sobre la superficie de un cuerpo, una parte de ella se refleja; parte se transmite a través del cuerpo; otra parte se difunde, es decir, sufre una reflexión no especular en múltiples direcciones y, por último, la luz restante la absorbe el cuerpo, aumentando su energía interna. El color que presenta un cuerpo se debe precisamente a la luz reflejada si el cuerpo es opaco, o a la que pasa a través de él si es transparente o translúcido. a) Los cuerpos opacos absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo que pase a su través. b) Los cuerpos transparentes transmiten la luz, por lo que permiten ver a través de ellos. c) Los cuerpos translúcidos dejan pasar la luz, pero impiden ver los objetos a su través. Reflexión Transmisión Absorción

20. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Cuerpos Opacos?

21. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Cuerpo Transparente?

22. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ¿Cuerpo translúcido?

23. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ESTRUCTURAS CRISTALINAS Es la forma geométrica de cómo átomos, iones y moléculas se encuentran especialmente ordenados. Los sólidos se pueden clasificar teniendo en cuenta el arreglo interno de sus partículas, en amorfos y cristalinos. • SÓLIDOS CRISTALINOS: Los sólidos cristalinos están constituidos por minúsculos cristales individuales cada uno con forma geométrica y poseen la característica de que al romperse producen caras y planos definidos, al igual presentan puntos de fusión definidos. Como ejemplos podemos destacar: el NaCl, la sacarosa, metales y aleaciones, y también algunos cerámicos. Los átomos o iones de un sólido se ordenan en una disposición que se repite en tres dimensiones, forman un sólido del que se dice tiene una estructura cristalina, se dice también que es un sólido cristalino o un material cristalino. El tamaño y la forma de la celda unidad pueden describirse por tres vectores reticulares a, b, c y por ángulos entre las caras y la longitud relativa de las aristas, denominados parámetros de red, constantes de red o ejes cristalográficos

24. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ESTRUCTURAS CRISTALINAS a, b, c : longitud de las aristas correspondientes a los ejes coordenados X, Y,Z. a , b , g : ángulos entre las aristas.

25. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ESTRUCTURAS CRISTALINAS • SÓLIDOS AMORFOS: Son todos aquellos sólidos en los cuales sus partículas constituyentes presentan atracciones lo suficientemente eficaces como para impedir que la sustancia fluya, resultando una estructura rígida y más o menos dura. No presentan una disposición interna ordenada por lo tanto no tienen ningún patrón determinado. También se les denomina vidrios ó líquidos sobre enfriados. Cuando un sólido amorfo se quiebra produce caras y bordes irregulares y al fundirse lo hace en un rango de temperaturas cambiando lentamente del estado sólido al estado líquido. Punto reticular, ión, átomo o molécula que se repite infinitamente.

26. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ESTRUCTURAS CRISTALINAS Líneas rectas imaginaria que forman la Celdilla unidad El patrón se repita en el espacio y forma el retículo cristalino • Retícula: arreglo tridimensional de puntos en el que cada punto tiene los mismos vecinos

27. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ESTRUCTURAS CRISTALINAS • Sistemas Cristalinos

28. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • ESTRUCTURAS CRISTALINAS • Red de Bravais: es un conjunto formado por todos los puntos cuyo vector de posición es de la forma R= n1a1+n2a2+n3a3 donde a1 , a2 , a3 son tres vectores linealmente independientes y n1 , n2 y n3 son números enteros. A los vectores ai se les llama vectores primitivos o traslaciones fundamentales de la red de Bravais. Resulta evidente que al trasladar una red de Bravais según un vector de la forma R= n1a1+n2a2+n3a3, coincide consigo misma. La invariancia traslacional de la red de Bravais constituye su característica mas importante. • Se llama celda primitiva unidad de una red de Bravais a un volumen del espacio tal que trasladado mediante todos los vectores de dicha red llena todo el espacio sin dejar vacios ni superponerse. REDES DE BRAVAIS = CELDAS UNITARIAS

29. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • CELDAS UNITARIAS • Es el menor grupo de átomos representativo de una determinada estructura cristalina.

30. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • CELDAS UNITARIAS

31. </center> TECNOLOGÍA DE MATERIALES • CELDAS UNITARIAS

32. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • CELDAS UNITARIAS • Celdilla de las principales estructuras cristalinas metálicas. En esta representación, los puntos negros representan los centros donde están localizados los átomos e indican su posición relativa. (a) Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC), (b) Cúbica Centrada en las Caras (FCC)y (c) Hexagonal Compacta (HCP).

33. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Factor de Acomodamiento o Empaquetamiento Representa el fracción de espacio ocupada por los átomos (esferas rígidas). FA = Volumen de los átomos / Volumen de la celdilla • Constante de Retícula • Esta constante de retícula está relacionada con el radio r. • Ejemplos. • Cuantas celdas unidad hay aproximadamente en el Fe puro BCC si las aristas de la celda estuvieran alineadas con arista en 1mm, si a temperatura ambiente la arista es igual a 0.287nm. • 1mm X 1 celda unitaria/ 0.287nm X 10-6 nm = 3.48X10exp6 celdas unitarias

34. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • El hierro a 20ºC es BCC con átomos con un radio atómico de 0.124nm. Calcule la constante de red a para el vértice del cubo de cada celda unitaria de hierro. a = 4R/√3 a = 4(0.124nm)/√3 a = o.2864nm • Calcular el factor de empaquetamiento para la estructura CS. FE o FA = Volumen de los átomos/Volumen de la celdilla unitaria = 4∏r3/3 / (2r)3 = 0.52

35. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • POSICIÓN DE LOS ÁTOMOS EN CELDAS UNITARIAS CÚBICAS • Se utilizan los ejes cartesianos x, y, z. • Las posiciones de los átomos en la celda unitaria se localizan mediante distancias unitarias a lo largo le los ejes x, y, z.

36. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Para los cristales cúbicos los índices de las direccionescristalográficas son las componentes del vector de dirección descompuesto sobre cada eje de coordenada y reducido a mínimos enteros.

37. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • En general, se utilizan las letras u, v, w como índices de dirección en las direcciones x, y, z, de tal forma que esto sea igual a: [u, v, w ] • Todos los vectores direcciones paralelos tienen el mismo índice de dirección. • Las direcciones serán cristalográficamente equivalentes si el espacio atómico en cada dirección es el mismo. • EJ. [100], [010], [001], [010], [001], [100] = <100 > • Las direccionesequivalentes se llaman índices de una familia o tipo <>.

38. TECNOLOGÍA DE MATERIALES

39. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • INTRODUCCIÓN La mayoría de los materiales sólidos no metálicos con los que uno a diario esta en contacto, encuentra que no hay diferencia característica entre su forma externa y la de casi todos los objetos metálicos. De aquí que resulte bastante sorprendente para la mayoría de la gente saber que los materiales metálicos poseen una estructura cristalina, mientras que materiales como la madera, plásticos, papel, vidrio y otros no la poseen, éste tipo de materiales tienen un arreglo al azar en sus partículas de manera que logran rigidez a la temperatura ambiente. Los sólidos se pueden clasificar teniendo en cuenta el arreglo interno de sus partículas, en amorfos y cristalinos. Se puede decir que un sólido es un material que posee forma y volumen definidos y que es una sustancia constituida por átomos metálicos, átomos no metálicos, iones ó moléculas. Muchas de las propiedades de los metales tales como la densidad, dureza, punto de fusión, conductividad eléctrica y calorífica están relacionadas con la estructura cristalina y también con el enlace metálico. Sin embargo, ninguna depende tanto de la estructura cristalina como las propiedades mecánicas tales como la maleabilidad, ductilidad, resistencia a la tensión, temple y capacidad de hacer aleaciones.

40. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • INDICES DE MILLER Los índices de Miller de un plano cristalino están definidos como los recíprocos de las intersecciones que el plano determina con los ejes x, y, z de los tres lados no paralelos del cubo unitario. Las aristas de una celda cúbica unitaria representan longitudes unitarias y las intersecciones de los planos de una red se miden en base a estas longitudes unitarias. • El procedimiento para determinar los índices de Miller para un plano de un cristal cúbico es el siguiente: Escoger un plano que no pase por el origen en (0,0,0). Determinar las intersecciones del plano en base a los ejes x, y, z cristalográficos para un cubo unitario. Estas intersecciones pueden ser fraccionarias. Construir los recíprocos de las intersecciones. Despejar fracciones y determinar el conjunto más pequeño de números enteros que estén en la misma razón de las intersecciones. Estos números enteros son los índices de Miller de un plano cristalográfico y se encierran entre paréntesis sin usar comas. La notación (hkl) se emplea para indicar los índices de Miller en sentido general, donde h, k, y l son los índices de Miller para un plano de un cristal cúbico de ejes x, y, y z respectivamente.

41. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Ejemplos: • Las intersecciones del primer plano son 1, 1,∞ y los recíprocos de estos números son 1, 1, 0 no involucran fracciones, siendo los índices de Miller (1 1 0).

42. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Las intersecciones son: 1,0,∞, a los ejes x, y, z respectivamente, por lo tanto los recíprocos son: 1, 0, 0. Los índices de Miller para este plano son: (1 0 0 )

43. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Finalmente, se tiene las intersecciones 1, 1, 1 que nos dan un índice de Miller (1 1 1).

44. TECNOLOGÍA DE MATERIALES • Si se considera que el plano cristalino pasa por el origen de manera que uno ó más cortes se hacen cero, el plano ha de ser desplazado a una posición equivalente en la misma celda unitaria de modo que el plano permanezca paralelo al original. Esto es posible porque todos los planos paralelos equidistantes son indicados con los mismos índices de Miller. • Si grupos de planos de redes equivalentes están relacionados por la simetría del sistema cristalino, se llaman familia de planos, y los índices de una familia de planos son encerrados entre llaves. Por ejemplo, los índices de Miller de los planos de la superficie del cubo (100) (010) y (001) se designan colectivamente como una familia con la notación {100}. • Una importante relación sólo para el sistema cúbico es que los índices de una dirección perpendicular a un plano de un cristal son los mismos que los índices de Miller para ese plano. Por ejemplo, la dirección [100] es perpendicular al plano cristalino (100).

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