Materiales y sus Aplicaciones
¿Qué son los materiales? Son las sustancias que componen las cosas. Cada uno tiene unas propiedades físicas, químicas y mecánicas que lo hacen más adecuado para un uso determinado. Así se distinguen propiedades mecánicas como la dureza, la tenacidad, la fragilidad, la maleabilidad, la elasticidad y la plasticidad.
Características de los materiales
- Que sus propiedades sean las adecuadas para el uso que se le tenga que dar.
- Que puedan reciclarse fácilmente y con menos consumo energético, sin contaminar el medio ambiente.
- Que no generen residuos en el proceso de transformación.
Los Materiales
2.1. Los metales y las aleaciones
Los metales son elementos químicos que se caracterizan por ser poco electronegativos y tener pocos electrones en las capas más externas. Son sustancias dúctiles y maleables, conductoras del calor y la electricidad. Las aleaciones se obtienen de la mezcla de un metal con otro o con algún no-metal. Mejoran las propiedades mecánicas del metal puro. Sin embargo, el punto de fusión es inferior al del componente individual de la mezcla con el punto de fusión más bajo. Tanto los metales como las aleaciones son buenos conductores eléctricos y térmicos. Las aleaciones más empleadas son el acero, el aluminio, el magnesio, el zinc, el titanio, el cobre, el níquel y sus aleaciones. Las aleaciones se clasifican en férricas y no férricas, en función de si el principal componente es el hierro u otro metal.
Metales y aleaciones férricos
Hierro como principal elemento de la aleación. Actualmente son los más utilizados por la abundancia de hierro, su fácil proceso de producción y la gran cantidad de propiedades mecánicas y físico-químicas que se pueden obtener. Se clasifican en:
- Hierro: Se considera hierro puro cuando contiene menos del 0,03% de carbono. Tiene muy pocas aplicaciones industriales, debido a su escasa resistencia mecánica y la fácil corrosión.
- Aceros: El acero es una aleación de hierro y carbono. La proporción de carbono es del 0,03% al 1,75%. Admiten forja y se pueden tratar térmicamente para modificar sus propiedades mecánicas. Los aceros se clasifican en función del % de los elementos:
- Los aceros al carbono: se componen, principalmente, de hierro y carbono, aunque pueden contener pequeñas cantidades de otros elementos metálicos o no metálicos.
- Los aceros aleados: contienen hierro y carbono, además de cantidades apreciables de metales como níquel, cromo o molibdeno, entre otros.
- Fundiciones: Son aleaciones de hierro y carbono que no admiten forja. Son fácilmente moldeables ya que sus temperaturas de fusión se sitúan entre los 1150 y los 1300 °C.
Tratamientos térmicos: Son procedimientos de calentamiento y enfriamiento que permiten modificar las propiedades mecánicas de los metales y las aleaciones sin modificar su composición química.
Aceros inoxidables: Utilizados en cuberterías y sanitarios, confieren una excelente resistencia a la corrosión, debido a su capacidad para formar una capa protectora por reacción con el oxígeno.
Aleaciones y metales no férricos
Son metales y aleaciones que no contienen hierro, o bien éste se encuentra en cantidades pequeñas. Las aleaciones no ferrosas se clasifican en función del elemento mayoritario, y tienen propiedades diferentes a las aleaciones basadas en el hierro, que son pesados, poco conductores y fácilmente degradables por oxidación y corrosión.
- El cobre y sus aleaciones: El cobre puro es blando, tiene una buena resistencia a la corrosión y es un excelente conductor. Cuando se encuentra aleado mejora su resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión. El latón es una aleación de cobre y zinc.
- Aleaciones de níquel, cobalto y superaleaciones: Son resistentes a temperaturas elevadas y tienen una excelente resistencia a la corrosión.
- Aleaciones ligeras: Son aleaciones de baja densidad. Un ejemplo de este tipo de aleaciones son las de aluminio. Por su poco peso y buena resistencia mecánica se utilizan en aplicaciones aeroespaciales.
- Aleaciones de aluminio: Tienen una excelente resistencia a la corrosión y son buenos conductores.
- Aleaciones de berilio: Se caracterizan por una buena relación resistencia/peso y su excelente resistencia a la corrosión.
- Aleaciones de titanio: Sus propiedades son similares a las de las aleaciones de berilio, además son biocompatibles y tienen un punto de fusión muy elevado. Son dúctiles y admiten forja.
- Aleaciones de magnesio: Son las aleaciones menos pesadas de todos los mencionados. Se utilizan en aeronáutica. Tienen una resistencia a la corrosión similar a la de las aleaciones de aluminio, sin embargo, se degradan en ambientes salinos.
2.2 Materiales plásticos
Polímeros: Son sustancias de origen orgánico formadas, principalmente, por carbono e hidrógeno que adoptan largas cadenas de elevado peso molecular.
Materias primas
La materia más utilizada en la fabricación de plásticos es el petróleo. Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados básicamente por carbono e hidrógeno. Los componentes pueden formar cadenas lineales, ramificadas e incluso presentarse formando cadenas cerradas. Son las materias primas básicas más utilizadas para obtener la mayor parte de los monómeros (los monómeros son compuestos moleculares sencillos, que se pueden enlazar de forma covalente con otros para formar largas cadenas moleculares), que son la base para conseguir polímeros con propiedades y aplicaciones diferentes.