Ciencia e ingeniería de los materiales. Trabajo de investigación propiedades de los materiales.

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- Resiliencia o resistencia al choque

Es la energía que absorbe un cuerpo antes de fracturarse.

- Tipos de ensallo

4.1.2.1 Prueba de tensión: (uso del diagrama esfuerzo – deformación unitaria)

[pic 2]

Esta prueba mide la resistencia de un material a una fuerza elástica o aplicada de manera lenta.

Se aplica una fuerza unidireccional a un espécimen en la prueba de tensión por medio de la cruceta móvil.

El esfuerzo ingenieril y la deformación ingenieril está dada por medio de las siguientes ecuaciones:

[pic 3]

[pic 4]

- Resistencia a la fluencia:

A medida que un material se le suministra un esfuerzo, este fluye y exhibe la deformación elástica y plástica.

El valor crítico necesario para iniciar una deformación plástica se conoce el límite elástico del material.

[pic 5]

- Resistencia a la tensión

El esfuerzo máximo en la curva de deformación es la resistencia a la tensión, también conocida como resistencia a la tracción.

La resistencia a la tensión es el esfuerzo a la que comienza el rebajamiento en los metales dúctiles. El rebajo es el fenómeno de la deformación de la región local, conocida como cuello.

[pic 6]

4.1.2.2 PROPIEDADES ELÁSTICAS.

- El módulo de elasticidad, o módulo de Young (E), es la pendiente de la curvade esfuerzo – deformación unitaria de la región elástica. A esta relación entre el esfuerzo y la deformación en la región elástica se le conoce como ley de Hooke:

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- La rigidez de un material es proporcional al módulo de Young. Pero también depende de las dimensiones del componente.

- La razón de Poisson (v), relaciona la deformación elástica longitudinal producida por un esfuerzo de tensión sencillo o un esfuerzo de compresión con la deformación lateral que ocurre de manera simultánea:

[pic 8]

- El módulo de resiliencia [pic 9] el área contenida bajo la porción elástica de una curva, es la energía elástica que absorbe un material durante la carga y que se libera cuando se elimina la carga.

[pic 10]

- Tenacidad a la tension

La tenacidad a la tensión es la energía absorbida por un material antes de fracturarse, en algunas ocasiones se mide como el área bajo la curva de esfuerzo – deformación.

Como resulta más fácil medir el esfuerzo – deformación ingenieril, se iguala la tenacidad a la tensión con el área de la curva de esfuerzo – deformación ingenieriles.

- Ductilidad.

La ductilidad es la habilidad de un material de deformarse permanentemente sin romperse cuando se le aplica una fuerza. Existen dos medidas comunes de ductilidad.

- El porcentaje de elongación cuantifica la deformación plástica permanente en la falla midiendo la distancia entre las marcas calibradas en el espécimen antes y después de la prueba.

[pic 11]

Un segundo método es medir el cambio en el área de la sección transversal en el punto de fractura antes y después de la prueba.

[pic 12]

- Esfuerzo verdadero y deformacion verdadera:

El esfuerzo verdadero y la deformación verdadera se pueden especificar por medio de las siguientes ecuaciones:

[pic 13]

[pic 14]

Y utilizando todas las ecuaciones definidas anteriormente se puede llegar a la conclusión de que:

[pic 15]

4.2 Propiedades eléctricas

Describen el comportamiento eléctrico del metal, el cual en muchas ocasiones es más crítico que su comportamiento mecánico. Existe también el comportamiento dieléctrico, propio de los materiales que impiden el flujo de corriente eléctrica, que va más allá de simplemente proporcionar aislamiento.

Los electrones son aquellos que portan la carga eléctrica (por deficiencia o exceso de los mismos) e intervienen en todo tipo de material sea este conductor, semiconductor o aislante. En los compuestos iónicos, sin embargo, son los iones quienes transportan la mayor parte de la carga. Adicional a esto la facilidad de los portadores (electrones o iones) depende de los enlaces atómicos, las dislocaciones a nivel cristalino, es decir, de su micro-estructura, y de las velocidades de difusión (compuestos iónicos).

Para esto es necesario antes especificar que el comportamiento eléctrico de cualquier material, el cual se deriva a partir de propiedades como la conductividad eléctrica. Por eso la conductividad eléctrica abarca un gran rango dependiente del tipo de material. Los electrones son precisamente los portadores de la carga en los materiales conductores (como los metales), semiconductores y muchos aislantes, por ello al observar la tabla siguiente podemos observar que dependiendo de su tipo y estructura electrónica la conductividad es alta o baja.

En los materiales y dispositivos conductores, la propiedad principal para su diseño es la resistividad, o su inversa, la conductividad. Las propiedades eléctricas de los metales tienen su origen en su microestructura cristalina y en su estructura electrónica asociada.

Existen dos modelos físicos que tratan de justificar la conductividad de los metales: el clásico y el cuántico. Este último lo posponemos para la parte dedicada a semiconductores.

El modelo clásico, conocido también como modelo corpuscular, considera que los metales son sólidos cristalinos y ordenados, en los que los átomos están vibrando alrededor de ciertas posiciones espaciales, unidos por