Propiedades y clasificación de materiales en ingeniería: metales, cerámicas, polímeros y compuestos

Materiales

Materiales: En ingeniería, es una sustancia (elemento o, más comúnmente, compuesto químico) con alguna propiedad útil, sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética.

Solicitaciones mecánicas

Solicitaciones mecánicas: reacción interna que se produce en una sección de un sólido como consecuencia de fuerzas externas aplicadas sobre el mismo. Cuando la solicitación es mayor que la resistencia del cuerpo sólido, éste se deformará por efectos de la tracción, compresión, torsión o flexión.

Propiedades físicas de los materiales

Cada material es diferente y tiene cualidades llamadas propiedades. Algunas propiedades de los materiales son:

• Dureza
• Fragilidad
• Flexibilidad
• Aislamiento térmico
• Transparencia
• Impermeabilidad

Propiedades mecánicas de los materiales

Cada material es diferente y tiene cualidades llamadas propiedades. Algunas propiedades mecánicas de los materiales son:

• Elasticidad
• Plasticidad
• Maleabilidad
• Ductilidad
• Dureza
• Tenacidad
• Fragilidad

Clasificación general de materiales

Materiales (naturales y artificiales) y después se clasifican en 5:

Metales y aleaciones

Metales y aleaciones: cobre, hierro, acero. Presentan resistencias relativamente altas, rigidez alta, ductilidad y maleabilidad, y resistencia al impacto.

Cerámicas y vidrios

Cerámicas y vidrios: titanato de bario, sílice.

Polímeros

Polímeros: polietileno, resina epoxi, fenólicos.

Semiconductores

Semiconductores: silicio, GaAs (arseniuro de galio).

Compuestos

Compuestos: carburo de tungsteno, acero revestido con titanio.

Clasificación de los materiales cerámicos y vidrios

Cerámicas

Cerámicas: grupo de materiales inorgánicos cristalinos que se caracterizan por una buena resistencia, especialmente a la compresión y por tener altas temperaturas de fusión.

Vidrio

Vidrio: material amorfo derivado del estado fundido, por lo general —pero no siempre— basado en sílice.

Vidrios-cerámicos

Vidrios-cerámicos: clase especial de materiales obtenidos por la formación de un vidrio y después tratándolo térmicamente para formar cristales pequeños.

Clasificación de materiales polímeros y semiconductores

Polímeros

Polímeros: grupo de materiales que se obtienen por lo regular uniendo moléculas orgánicas en cadenas o redes moleculares gigantes.

Semiconductores

Semiconductores: grupo de materiales que poseen una conductividad eléctrica entre la de los metales y la de las cerámicas comunes.

Clasificación de materiales compuestos

Compuestos: grupo de materiales formados a partir de mezclas de metales, cerámicas o polímeros de tal manera que se obtienen combinaciones de propiedades inusuales. Por ejemplo, las fibras de vidrio.

Resistencia de diferentes categorías de materiales

Resistencia (valores indicativos):

• Polímeros: 50 000 psi
• Cerámicas: 100 000 psi
• Compuestos: 200 000 psi
• Metales y aleaciones: 300 000 psi

Nota

Los valores de resistencia dependen del material específico, su tratamiento y condiciones de ensayo. Siempre considerar tolerancias y normas técnicas aplicables.