En la actualidad los materiales se diseñan de acuerdo a una aplicación específica, esto es gracias

a la gran cantidad de información disponible y a las herramientas que permiten predecir el

comportamiento mecánico de un material.

Factores a considerar para la selección de un material:

1.-Factibilidad de fabricación

2.-Estabilidad dimensional

3.-Compatibilidad con los demás materiales

4.-Reciclabilidad

5.-Impacto ambiental durante su fabricación y desecho

6.-Costo de fabricación

pero, en esta ocación hablaremos de 3 materiales muy importantes que son los metales, los ceramicos y los polimeros.

 

Metales.

Los metales y las aleaciones que incluyen al acero, aluminio, magnesio, zinc, hierro fundido, titanio, cobre, níquel, entre algunos; tienen como características una adecuada conductividad térmica y eléctrica, además resistencia mecánica, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto.

La manera más general de clasificación de los materiales es la siguiente:

a) Metálicos

• Ferrosos
• No ferrosos

b) No metálicos

• Orgánicos
• Inorgánicos

Metales Ferrosos

Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro, sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes de los materiales metálicos son:

• Fundición de hierro gris, Hierro maleable ,Aceros ,Fundición de hierro blanco

Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ªC y uno de sus principales problemas es la corrosión.

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. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años. Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son:

• Aluminio, Cobre, Magnesio, Níquel, Plomo, Titanio, Zinc

Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc)

Cerámicos.

Material inorgánico que puede ser cristalino y/o amorfo. Los materiales de cerámica como ladrillos, el vidrio, la losa, los aislantes y los abrasivos, tienen escasa conductividad térmica y eléctrica, tiene buena resistencia y dureza, son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto. Por lo anterior son menos usados en aplicaciones estructurales.


Los materiales cerámicos se pueden clasificar:
a) Con base en la clase de sus compuestos químicos: óxidos, nitruros, carburos, floruros, sulfuros.
b) Por su funcionalidad: Eléctricos, magnéticos, ópticos, de construcción, químicos, domésticos.
Los tipos de enlace que une a los cerámicos son el iónico y el covalente. Los materiales cerámicos se procesan en polvo debido a que no se pueden fundir tan fácilmente como lo hacemos con los metales y esta es una diferencia entre un metal y un cerámico.
Un material cerámico es un material inorgánico con elevada temperatura de fusión, por lo común duro y frágil. En cambio un material vitroceramoico son formas cerámicas que se producen en el estado vítreo y que posteriormente se dejan cristalizar durante un tratamiento térmico para lograr una mejor resistencia a la tenacidad.


Cabe mencionar que algunos de los polvos cerámicos mas comunes son el oxido de alumina, bióxido de titanio, oxido de zinc y oxido de zirconio.

Algunas de las características mas comunes es que es que se funden a altas temperaturas y presentan un comportamiento frágil a al tensión, los materiales cerámicos con un tamaño pequeño de grano son mas resistentes que los de grano grueso, además del tamaño de grano dependen otras características como magnéticas, dieléctricas y ópticas.
La diferencia entre un vidrio un vitroceramico y cerámico radica en:

• Vitrocerámico.-Derivado del vidrio pero con estructura cristalina
• Vidrio.- Sustancia inorgánca amorfa.

Polímeros.

El caucho, el plástico y muchos tipos de adhesivos, se producen creando estructuras moleculares a partir del petróleo en un proceso llamado polimerización. Los polímeros tiene baja conductividad térmica y eléctrica, poca resistencia mecánica y a altas temperaturas.

Ejemplo:

1.-El polietileno se aplica para empacado de alimentos, una de sus propiedades es que es fácilmente comformable en delgadas películas flexibles e impermeables.

2.-Epoxicos.- Se aplican en encapsulado de circuitos integrados y como propiedad es buen aislante eléctrico y resiste a al humedad.

Un polímero es una macromolécula formada de la unión de moléculas mas pequeñas llamadas monómeros. Dentro de los polímeros encontramos los polímeros sintéticos tales como PE, PS, ABS, Nylon, PET y los naturales como son la celulosa como pulpa de madera y algodón y hule. La diferencia que encontramos entre un polímero natural y uno sintético es que el natural se encuentra en su estado normal en la naturaleza y los sintéticos son modificaciones que se le hacen a los naturales para obtener mejores propiedades.

Los tipos de enlace que unen a los polímeros es el enlace Covalente y el de Van der Waals, además todos los polímeros tienen una estructura tridimensional compleja. Los polímeros se clasifican por sus mecanismos de polimerización, por su estructura y por su comportamiento.

Un homopolímero es una macromolécula formada por un solo tipo de monómeros; en cambio el copólimero se forma por dos o mas monómeros diferentes. Los termoplásticos son aquellos que reblandecen al calentarse y fluyen al aplicárseles una fuerza, al enfriarse pueden calentarse de nuevo y volver a reblandecer, polimerizan en cadenas lineales. (1-D) , los termofijos son aquellos que reblandecen al calentarse por primera ves al enfriarse y volver a calentarse de nuevo se queman, polimerizan en redes moleculares (3D).

La polimerización es un proceso en el cual moléculas más pequeñas se unen para crear moléculas gigantes. La polimerización puede ser por adición y su característica es que la unidad repetitiva tiene la misma formula química que la del monómero o por condensación y su característica involucra la aparición de un subproducto agua o alcohol