Clasificación y Propiedades Fundamentales de los Materiales de Ingeniería (Metales, Cerámicos y Polímeros)

Metales Ferrosos

Los metales ferrosos se basan en el hierro; este grupo incluye el acero y las fundiciones.

Las aleaciones de hierro y carbono pueden formar acero y fundiciones. Al añadir a las aleaciones ciertas cantidades de metales, se mejoran sus propiedades. Estos aditivos incluyen:

• Cromo (Cr)
• Níquel (Ni)
• Manganeso (Mn)
• Vanadio (V)

Metales No Ferrosos

Los metales no ferrosos incluyen elementos metálicos y aleaciones que no se basan en el hierro.

Los metales de ingeniería más importantes en el grupo de los no ferrosos son:

• Aluminio (Al)
• Cobre (Cu)
• Magnesio (Mg)
• Níquel (Ni)
• Titanio (Ti)
• Zinc (Zn)
• Sus aleaciones

Aunque el grupo de metales no ferrosos generalmente no puede igualar la resistencia de los aceros, algunas aleaciones no ferrosas tienen características superiores, como la resistencia a la corrosión y relaciones resistencia-peso, que los hacen competitivos con los aceros en aplicaciones para esfuerzos moderados y altos (ejemplos: Zn, Al).

Materiales Cerámicos

Los materiales cerámicos se obtienen a partir de materiales inorgánicos (no metales y metales) cohesionados químicamente, lo que permite formar óxidos, arcillas, etc. Pueden ser cristalinos, amorfos o mezclas de ambos.

Clasificación Estructural de los Cerámicos

A nivel estructural, los materiales cerámicos pueden dividirse en:

• Cerámicos cristalinos: Son formados de diversas maneras a partir de polvos y luego se sinterizan (se calientan a una temperatura por debajo del punto de fusión para aglutinar y endurecer los polvos).
• Vidrios: Es un material cerámico inorgánico. Es un material amorfo (no cristalino). Los materiales vítreos (vidrio) pueden derretirse, vaciarse y luego formarse mediante procesos como el tradicional soplado de vidrio.

Materiales Poliméricos

Los materiales poliméricos están formados por largas cadenas o redes de moléculas orgánicas; es decir, son sustancias orgánicas de elevado peso molecular. Todos contienen Carbono (C) e Hidrógeno (H) en su estructura, además de otros elementos como:

• Oxígeno (O)
• Cloro (Cl)
• Nitrógeno (N)
• Azufre (S)

Polimerización y Clasificación

Los polímeros se obtienen por polimerización, a partir de monómeros que se unen mediante enlaces covalentes para originar largas cadenas (lineales y ramificadas). Varias cadenas se unen posteriormente por fuerzas de Van der Waals y puentes de hidrógeno.

Cuando todos los monómeros son iguales, se obtienen homopolímeros; si son distintos, se obtienen heteropolímeros.

Tipos de Polímeros

Termoplásticos

Están formados por polímeros de cadena lineal. Su estructura puede ser sencilla o ramificada. Se llaman así por ser fusibles y, en este estado, moldeables. El moldeo puede realizarse, en teoría, un número ilimitado de veces, aunque cada fusión destruye parcialmente la macromolécula. No tienen un punto de fusión fijo, sino un intervalo de fusión. Por enfriamiento se vuelven duros y frágiles.

Ejemplos:

• Polietileno
• Polipropileno
• Policloruro de vinilo (PVC)

Termoestables

Formados por polímeros con uniones cruzadas o entramados tridimensionales. Las uniones cruzadas están formadas por fuertes enlaces covalentes, que no reblandecen con la temperatura. Son infusibles e insolubles y, por lo tanto, estos polímeros no se pueden remoldear.

Ejemplos:

• Baquelita
• Lacas
• Resinas epoxi

Elastómeros

Se conocen con el nombre de cauchos o gomas. Los elastómeros son polímeros que tienen la propiedad de ser elásticos. Su elasticidad puede regularse estableciendo uniones cruzadas entre las cadenas, a través de un proceso industrial conocido como vulcanización.