UNIDAD 1
TEMAS 1.4, 1.5, 1.6
En nuestra sociedad actualmente se utilizan diferentes
materiales para la elaboración de los diferentes productos que son utilizados
dentro de la industria para satisfacer las necesidades de los seres humanos,
por ello cada material posee ciertas propiedades físicas, químicas, etc. Estas
propiedades son únicas de cada material y los caracterizan e identifican dentro
de la industria, es importante conocer dichas propiedades ya que se pueden
obtener diferentes beneficios dentro de la producción, por ejemplo; reducción
de costos y tiempo, eficiencia y resistencia en el material, entre otras.
COMPETENCIAS ESPECIFICAS:
Aplicar los materiales adecuados en los diferentes procesos industriales de acuerdo a sus características y propiedades para obtener productos de calidad y bajo costo con conciencia de protección del medio ambiente.
COMPETENCIAS PREVIAS:
Conocer la estructura atómica y las propiedades para cada uno de los elementos de la
tabla periódica.
Diseño de estructuras de compuestos químicos
Manejo de sistemas de unidades.
1.4 MATERIALES CERAMICOS
“La industria cerámica
es la industria más antigua de la humanidad”.
Un material cerámico es el producto de diversas materias primas, especialmente arcillas, que se fabrican
en forma de polvo o pasta (para poder darles forma de una manera sencilla) y
que al someterlo a cocción sufre procesos físico-químicos por los que adquiere
consistencia pétrea.
PROPIEDADES:
Duros, no combustibles e inoxidables
Puede ser utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.
Aisladores eléctricos y térmicos
Resistentes a la corrosión, altas temperaturas y efectos de erosión
Poco elásticos, por lo que suelen sufrir fracturas constantes
Pueden fabricarse en formas con dimensiones determinadas
Puede ser utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.
Aisladores eléctricos y térmicos
Resistentes a la corrosión, altas temperaturas y efectos de erosión
Poco elásticos, por lo que suelen sufrir fracturas constantes
Pueden fabricarse en formas con dimensiones determinadas
CLASIFICACION DE LOS CERAMICOS:
GRUESAS:No se llega a fundir el cuarzo con la arena debido a que la temperatura
de horno es baja. Totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los
más importantes son…
- Arcilla cocida: de color rojiza debido al óxido de hierro de las arcillas empleadas. La temperatura de cocción es de unos 800ºC. A veces, la pieza se recubre con esmalte de color blanco (óxido de estaño) y se denomina loza estannífera. Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.
- Loza italiana: Se fabrica con arcilla entre amarilla-rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción ronda los1000ºC. Se emplea para fabricar vajillas baratas, adornos, etc.
- Loza inglesa: Fabricada de arcilla arenosa a la cual se le ha eliminado el óxido de hierro y se le ha añadido sílex, yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. Se emplea para vajilla objetos de decoración. La cocción se realiza en dos fases:Se cuece a unos 1100ºC. tras lo cual se saca del horno y se recubre con esmalte.Se introduce de nuevo en el horno a la misma temperatura
- Refractarios: Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los 1.600 °C, seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar agrietamientos y tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son: ladrillos refractarios (que deben soportar altas temperaturas en los hornos) y electro cerámicas (usados en automoción, aviación....
Son los que se someten a temperaturas suficientemente
altas como para vitrificar completamente la arena de cuarzo. Así, se obtienen
productos impermeables y más duros.
Los más importantes son…
- Gres Cerámico común: obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos y paredes
- Gres Cerámico fino: Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le añade un fundente (feldespato) para bajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1.300 °C. Cuando esta a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina que reacciona con la arcilla formando una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Se emplea para vajillas, azulejos...
- Porcelana: obtenido a partir de una arcilla muy pura, caolín, mezclada con fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Su cocción se realiza en dos fases: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y, tras aplicarle un esmalte otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1.800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, tazas de café, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.).
1.5 MATERIALES 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.
Los materiales compuestos son aquellos que están formados por
combinaciones de metales, cerámicos y polímeros. Las propiedades que se
obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales que los
forman por separado, lo que hace que su utilización cada vez sea más imponente
sobre todo en aquellas piezas en las que se necesitan propiedades combinadas,
en la que un material (polímero, metal o cerámico) por sí solo no nos puede
brindar. Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua
denominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
- Alta resistencia: Los materiales compuestos tienen una alta resistencia en relación a su peso.
- Baja densidad: Los materiales compuestos proporcionan una buena resistencia por unidad de peso, no como en el caso de los metales, ya que su densidad es mayor.
- Flexibilidad de formas: Debido a que las fibras de refuerzo se pueden trabajar con mayor facilidad que otros materiales antes del proceso de curado de la matriz, se pueden realizar una gran variedad de formas y acabados.
- Alta resistencia dieléctrica: Los materiales compuestos son aislantes eléctricos.
- Gran capacidad de consolidación de partes: Los materiales compuestos permiten el ensamblaje de componentes, reduciendo así el número de elementos y por lo tanto, necesitando menor número de uniones.
- Resistencia a la corrosión: Esta propiedad viene determinada por el tipo de matriz que se utiliza. De esta manera se puede seleccionar matrices con resistencia a cualquier medio corrosivo.
- Comportamiento a fatiga: El comportamiento a la fatiga de los compuestos es bueno. Al ser materiales amorfos, es decir, no tienen una estructura ordenada, no sufren los mismos efectos de fatiga que los metales y su resistencia es mayor.
- Reducción de costes de mantenimiento: Al tener una buena resistencia a la fatiga y presentar muy buena resistencia a la corrosión se reducen las tareas de mantenimiento y costes de reparación.
TIPOS DE MATERIALES COMPUESTOS
Los materiales compuestos se pueden clasificar en función de….
A) DEL TIPO DE MATRIZ
- Materiales compuestos de matriz metálica (MMC):Estos materiales tienen una alta resistencia y muy bajo peso.
- Materiales compuestos de matriz cerámica (CMC):Mejores propiedades mecánicas que los materiales cerámicos tradicionales, como la resistencia y la tenacidad, especialmente en rangos de bajas temperaturas.
- Materiales compuestos de matriz polimérica (PMC):Son materiales con buenas propiedades mecánicas, resistentes a la corrosión y a los agentes químicos, y a causa de sus propiedades físicas, pueden ser moldeados con absoluta libertad de formas.
B)DE LA FORMA QUE POSEA EL REFUERZO
1.6 NANOMATERIALES
“Un nanómetro (nm) es la
millonésima parte de un milímetro”
Son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que un micrómetro en al menos una dimensión. A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamaño mínimo o máximo de un nano material, algunos autores restringen su tamaño de 1 a 100 nm.
CLASIFICACION DE LOS NANOMETERIALES
La Agencia del Medio Ambiente (EPA) de EUA ha clasificado los nano materiales actuales en cuatro tipos, a saber:
- Basados en carbono:Estos nano materiales están compuestos mayoritariamente por carbono y suelen adoptar formas como esferas huecas, elipsoides o tubos. Estas partículas tienen muchas aplicaciones posibles, incluido el desarrollo de recubrimientos y películas mejoradas, materiales más ligeros y resistentes y diversas aplicaciones en el campo de la electrónica.
- Basados en metales: Estos nano materiales incluyen puntos cuánticos, nano partículas de oro y plata y óxidos metálicos como el dióxido de titanio.
- Dendrímeros: Estos nano materiales son polímeros de tamaño nanométrico construidos a partir de unidades ramificadas. La superficie de un dendrímero tiene numerosos extremos de cadena, que se pueden adaptar para desempeñar funciones químicas específicas.
- Compuestos: Los compuestos combinan las nano partículas con otras nano partículas o con materiales de mayor tamaño. Las nano partículas, como arcilla a nano escala, ya se están añadiendo a numerosos productos, desde piezas de automóviles a materiales de empaquetado, para mejorar sus propiedades mecánicas, térmicas, protectoras, etc.
ELABORADO POR:
u Arroyo
Aldama Blanca
u Ayala
Macías Gabriela
u Barrera
Medina Gabriela
u Del
Ángel Maldonado María Fernanda
u Gonzáles
Álvarez Luis Gilberto
u Guadarrama
Jaimes Rebeca M.
u Hernández
Colín Nallely Alejandra
u López
Reyes Martha Jazmín
u Matías
Lara Brenda Ariana
u Sánchez
Maldonado Mariana Arantza
