Clasificación de los materiales
metal
La materia impresa se compone de sólidos, líquidos, gases y plasma. En este curso, vamos a estudiar los sólidos, que desglosaremos en tres subclasificaciones clásicas: metales, cerámicas y polímeros.
En la lectura de esta lección se presentarán las características representativas de las tres subclasificaciones. En la tercera lección se profundizará en la composición química y la estructura atómica. La microestructura de las tres clasificaciones se explorará en sus lecciones.
Los compuestos son una subclasificación clásica adicional especial. Los compuestos están formados por dos (o más) materiales distintos (metales, cerámicas y polímeros) para conseguir una combinación de propiedades. Los compuestos se introducen en esta lección en la lectura y tendremos una lección posterior dedicada a ellos también. (Nota: no hay que confundir los compuestos con las aleaciones. Más adelante aprenderemos que las aleaciones son una mezcla de un metal con otros elementos. En una aleación los elementos se mezclan, ya no son componentes distintos).
material compuesto
La comprensión de la ciencia de los materiales es esencial para que el personal de la central entienda por qué se ha seleccionado un material para determinadas aplicaciones dentro de su instalación. Casi todos los procesos que tienen lugar en las instalaciones nucleares implican el uso de metales especializados. Una comprensión básica de la ciencia de los materiales es necesaria para que los operadores de las instalaciones nucleares, el personal de mantenimiento y el personal técnico operen y mantengan de forma segura la instalación y los sistemas de apoyo de la misma. Nuestro objetivo aquí será introducir la ingeniería de materiales de los reactores nucleares. El conocimiento de las propiedades termofísicas y nucleares de los materiales es esencial para el diseño de las centrales nucleares.
Un material se define como una sustancia (en la mayoría de los casos, un sólido, pero pueden incluirse otras fases condensadas) que se destina a determinadas aplicaciones. Hay un sinfín de materiales a nuestro alrededor: pueden encontrarse en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. En función de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:
semicondensación
Los metales son cuerpos policristalinos que tienen un número de cristales finos orientados diferencialmente. Normalmente, los principales metales se encuentran en estado sólido a temperatura normal. Sin embargo, algunos metales como el mercurio también se encuentran en estado líquido a temperatura normal. Todos los metales tienen una alta conductividad térmica y eléctrica. Todos los metales tienen un coeficiente positivo de resistencia a la temperatura. Esto significa que la resistencia de los metales aumenta con el incremento de la temperatura.
Los materiales no metálicos son de naturaleza no cristalina. Existen en forma amorfa o mesomorfa. Están disponibles tanto en forma sólida como gaseosa a temperatura normal. Normalmente, todos los no metales son malos conductores del calor y la electricidad. Ejemplos: Plásticos, caucho, cueros, amianto, etc. Como estos no metales tienen una resistividad muy alta, son adecuados para el aislamiento de las máquinas eléctricas.
Los metales son cuerpos policristalinos que tienen un número de cristales finos orientados diferencialmente. Normalmente, los principales metales se encuentran en estado sólido a temperatura normal. Sin embargo, algunos metales, como el mercurio, también se encuentran en estado líquido a temperatura normal. Los metales puros tienen una resistencia mecánica muy baja, que a veces no coincide con la resistencia mecánica requerida para ciertas aplicaciones. Para superar este inconveniente se utilizan aleaciones. Las aleaciones son la composición de dos o más metales o metales y no metales juntos. Las aleaciones tienen una buena resistencia mecánica y un bajo coeficiente de resistencia a la temperatura. Ejemplo: Aceros, Latón, Bronce, Gunmetal, Invar. Superaleaciones, etc.
textil
Hay miles de materiales disponibles para su uso en aplicaciones de ingeniería. La mayoría de los materiales se clasifican en una de las tres clases que se basan en las fuerzas de enlace atómico de un material concreto. Estas tres clasificaciones son metálica, cerámica y polimérica. Además, se pueden combinar diferentes materiales para crear un material compuesto. Dentro de cada una de estas clasificaciones, los materiales suelen organizarse en grupos basados en su composición química o en determinadas propiedades físicas o mecánicas. Los materiales compuestos se agrupan a menudo por los tipos de materiales combinados o por la forma en que los materiales están dispuestos juntos. A continuación se presenta una lista de algunas de las clasificaciones más comunes de los materiales dentro de estos cuatro grupos generales de materiales.
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