Classificació i Propietats dels Materials: Metalls, Ceràmics i Polímers

Conceptes Fonamentals dels Materials

Material: Substància que s'utilitza per a la construcció d'un objecte.

Matèria primera: Recursos obtinguts de la natura amb la finalitat d'emprar-los en algun procés de producció posterior.

Tipus de Propietats dels Materials

Les propietats es classifiquen segons la seva naturalesa:

• Propietats electromagnètiques: Si tenen relació amb l'electricitat i els camps magnètics.
• Propietats tèrmiques: Si responen a la calor i a la temperatura.
• Propietats químiques: Si descriuen de quina manera reacciona un material amb altres substàncies.
• Propietats òptiques: Si fan referència a les interaccions amb la llum.
• Propietats mecàniques.

Propietats dels Metalls Purs

• Gran duresa.
• Es poden treballar mitjançant processos de forja.
• Bons conductors de la calor i l'electricitat.
• La resistència mecànica permet emprar-los en aplicacions estructurals sotmeses a grans esforços.
• Es reciclen amb facilitat.

Metalls Purs Més Utilitzats

Coure:

Fàcil de treballar, mal·leable, dúctil, molt tou. Mitjançant fosa es poden fer peces. Accepta soldadura i tractaments tèrmics.

Ferro:

Gran resistència i mal·leabilitat, propietats magnètiques. Les propietats mecàniques poden millorar amb processos de forja i temperament. Es treballa amb facilitat per fosa, admet soldadura, però es corroeix fàcilment.

Alumini:

Molt lleuger, bon conductor de calor i electricitat, mal·leable, dúctil, més tou que el coure.

Plata:

Molt dúctil i mal·leable, millor conductor de l'electricitat i la calor, alt índex de reflexió.

Or:

El més dúctil i mal·leable, gran densitat, bon conductor de calor i electricitat, resistència molt alta a la corrosió.

Aliatges Metàl·lics

Aliatges Ferris

Aliatges ordinaris: Acer + un altre element. Són els que utilitza la indústria. Contenen carboni per sota de l'1%. La resistència mecànica depèn del percentatge de carboni que tenen.

Aliatges especials: Acer amb altres elements (no només carboni). Confereixen a l'aliatge resultant propietats mecàniques o químiques millorades.

Aliatges No Ferris

Bronze:

Aliatge de coure + estany. Més resistent que el coure, no es corroeix, propietats mecàniques semblants a l'acer.

Llautó:

Coure + zinc. Més duresa i ductilitat que el coure pur. No produeix espurnes per impacte, adequat per a la fabricació d'elements per utilitzar en presència de substàncies inflamables. Dúctil en fred, resistència al desgast i a la corrosió.

Duralumini:

Alumini + altres metalls (Cu, Mn, Mg i Zn). Poca duresa i resistència, però és molt lleuger.

Materials No Metàl·lics

Materials Ceràmics

Són molt resistents a altes temperatures, però també són fràgils i es trenquen amb facilitat. Es classifiquen segons les aplicacions:

• Ús estructural: Per fabricar maons, rajoles, etc.
• Terrisseria i fabricació d'objectes: Fàcilment modelables.
• Refractaris: Amb alt contingut de Si, per aguantar temperatures altes.

Materials de Construcció

Ciments (conglomerats): Barrejats amb aigua i agregats minerals petris (grava i sorra), formen una barreja pastosa que s'endureix i adquireix rigidesa en assecar-se.

Una vegada fet el forjat, el material resultant s'anomena formigó. Si s'afegeix ciment Portland a estructures de ferro, fibra de vidre o de plàstics especials, s'obté el formigó armat.

Àrids: Materials fragmentaris obtinguts de minerals petris.

Materials d'Origen Biològic

Origen Vegetal

Paper:

Es compon de làmines de fibres de cel·lulosa. Material poc dens i tou.

Fusta:

Composta de cel·lulosa i lignina. Lleugera i bastant resistent, amb propietats aïllants de la calor. Pot reciclar-se per a la fabricació de paper i conglomerats.

Fibres tèxtils:

• Cotó: Majoritàriament fibres de cel·lulosa. Permet la confecció de teles lleugeres, resistents i transpirables.
• Lli: Filament de la tija del lli, planta herbàcia que creix en climes temperats i càlids. Produeix una tela de gran resistència.
• Jute: Proporció molt elevada de lignina, tacte aspre. S'utilitza per a la confecció de sacs.
• Cànem: Aspecte similar al jute, menys aspre. Se n'obté cel·lulosa per a la fabricació de paper i una tela molt resistent.

Origen Animal

Llana:

Molt lleugera i elàstica, amb un aïllament tèrmic important.

Seda:

Fibres molt fines i llargues, aspecte brillant i tacte suau. Es degrada fàcilment amb la calor i la llum solar directa.

Cuir:

Format per fibres de col·lagen de la pell d'alguns animals. Material resistent. Segons el procés d'adobament, pot tenir una duresa i rigidesa major o menor.

Polímers

Macromolècula composta de llargues cadenes, en les quals es repeteix el monòmer.

• Polímers naturals: Es troben a la natura, formats pels éssers vius (Exemple: Cel·lulosa).
• Polímers artificials: S'obtenen dels naturals mitjançant processos de modificació química.
• Polímers sintètics: Són el resultat del disseny i de la fabricació humans.