Ciencia de materiales : aplicaciones en ingeniería James Newell

Introducción¿Por qué estudiar ciencia de los materiales? 1.1 Generalidades de la Ciencia de los Materiales ¿Qué problemas impactan la selección de los materiales y el diseño?1.2 Consideraciones de las propiedades para aplicaciones específicas1.3 Impacto de las propiedades de enlace de los materiales 1.4 Cambios de las propiedades a través del tiempo 1.5 Impacto de la economía en la toma de decisiones 1.6 Sustentabilidad e ingeniería verde¿Qué elecciones están disponibles? 1.7 Clases de materialesEstructura de los materiales ¿Cómo están arreglados los materiales? 2.1 Introducción 2.2 Niveles de orden 2.3 Parámetros de la red cristalina y factores de paquete atómico 2.4 Estimaciones de densidad2.5 Planos cristalográficos 2.6 Índices de Miller ¿Cómo se miden los cristales? 2.7 Difracción de rayos X 2.8 Microscopía ¿Cómo se forman y crecen los cristales? 2.9 Nucleación y crecimiento del grano¿Qué tipos de defectos se presentan en los cristales?¿Qué afectan? 2.10 Defectos puntuales 2.11 Dislocaciones 2.12 Deslizamiento 2.13 Trepado de la dislocación ¿Qué nuevos desarrollos se han logrado con los cristales y las estructuras de los cristales? 2.14 Monocristales y nanocristalesMedición de las propiedades mecánicas ¿Cómo se miden las propiedades? 3.1 Normas ASTM 68¿Qué propiedades se pueden medir y qué indican? 3.2 Ensayo de tracción3.3 Ensayo de compresión 3.4 Ensayo de plegado 3.5 Ensayo de dureza 3.6 Ensayo de fluencia 3.7 Ensayo de impacto ¿Se obtendrá el mismo resultado cada vez que se lleve a cabo un ensayo específico? 3.8 Error y reproducibilidad en las mediciones ¿Por qué los materiales fallan bajo tensión? 3.9 Fracturas mecánicas ¿Cómo cambian las propiedades mecánicas con el paso del tiempo? 3.10 Ensayo de fatiga 3.11 Estudios de envejecimiento acelerado¿Cómo trabajar con los metales? 4.1 Operaciones de conformado ¿Qué ventajas ofrecen las aleaciones? 4.2 Aleaciones y diagramas de fase 4.3 Acero al carbono 4.4 Transiciones de fase 4.5 Endurecimiento por edad (endurecimiento por precipitación) 4.6 Cobre y sus aleaciones 4.7 Aluminio y sus aleaciones ¿Qué limitantes tienen los metales? 4.8 Corrosión ¿Qué les sucede a los metales después de su vida comercial? 4.9 Reciclaje de metales Polímeros ¿Qué son los polímeros? 5.1 Terminología de los polímeros 5.2 Tipos de polímeros ¿Cómo se forman las cadenas de polímeros? 5.3 Polimerización por adición 5.4 Polimerización por condensación 5.5 Importancia de las distribuciones del peso molecular ¿Qué influye en las propiedades de los polímeros? 5.6 Constitución 5.7 ConfiguraciónMetales¿Cómo trabajar con los metales? 4.1 Operaciones de conformado ¿Qué ventajas ofrecen las aleaciones? 4.2 Aleaciones y diagramas de fase 4.3 Acero al carbono 4.4 Transiciones de fase 4.5 Endurecimiento por edad (endurecimiento por precipitación) 4.6 Cobre y sus aleaciones 4.7 Aluminio y sus aleaciones ¿Qué limitantes tienen los metales? 4.8 Corrosión ¿Qué les sucede a los metales después de su vida comercial? 4.9 Reciclaje de metales Polímeros ¿Qué son los polímeros? 5.1 Terminología de los polímeros 5.2 Tipos de polímeros ¿Cómo se forman las cadenas de polímeros? 5.3 Polimerización por adición 5.4 Polimerización por condensación 5.5 Importancia de las distribuciones del peso molecular ¿Qué influye en las propiedades de los polímeros? 5.6 Constitución 5.7 Configuración5.8 Conformación 5.9 Aditivos ¿Cómo se procesan los polímeros en productos comerciales? 5.10 Procesamiento de polímeros ¿Qué les sucede a los polímeros cuando se desechan? 5.11 Reciclaje de polímeros Materiales cerámicos y de carbono ¿Qué son los materiales cerámicos? 6.1 Estructuras cristalinas en los cerámicos ¿Cuáles son los usos industriales de los cerámicos? 6.2 Abrasivos 6.3 Vidrios 6.4 Cementos 6.5 Refractarios 6.6 Productos estructurales de arcilla 6.7 Cerámico blanco 6.8 Cerámicos avanzados ¿Qué les sucede a los materiales cerámicos al final de sus vidas útiles? 6.9 Reciclaje de materiales cerámicos ¿El grafito es un polímero o un cerámico? 6.10 Grafito ¿Otros materiales de carbono ofrecen propiedades inusuales? 6.11 Diamante 6.12 Fibras de carbono 6.13 Fullerenos (buckyballs) y nanotubos de carbonoCompuestos ¿Qué son los materiales compuestos y cómo se hacen? 7.1 Clases de compuestos 7.2 Compuestos reforzados con fibras 7.3 Compuestos de partículas 7.4 Compuestos laminares ¿Qué les sucede a los compuestos obsoletos? 7.5 Reciclaje de materiales compuestos Materiales electrónicos y ópticos ¿Cómo fluyen los electrones a través de los metales? 8.1 Conductividad en los metales 8.2 Resistividad eléctrica ¿Qué sucede cuando no hay electrones libres? 8.3 Aislantes 8.4 Semiconducción intrínseca 8.5 Semiconducción extrínseca ¿Cómo operan los dispositivos electrónicos? 8.6 Diodos 8.7 Transistores 8.8 Circuitos integrados 8.9 Comportamiento dieléctrico y condensadores ¿Qué otros comportamientos eléctricos despliegan algunos materiales? 8.10 Materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos¿Qué son las propiedades ópticas y por qué importan? 8.11 Propiedades ópticas 8.12 Aplicaciones de materiales ópticos Biomateriales y materiales biológicos ¿Qué clases de materiales interactúan con los sistemas biológicos? 9.1 Biomateriales, materiales biológicos y biocompatibilidad ¿Qué materiales biológicos proporcionan soporte estructural y qué biomateriales interactúan con ellos o los remplazan? 9.2 Materiales biológicos y biomateriales estructurales ¿Qué biomateriales hacen una función no estructural en el cuerpo? 9.3 Biomateriales funcionales ¿Cuáles cuestiones éticas son únicas para los biomateriales? 9.4 Ética y biomateriales.

La ciencia de materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto que a menudo se presta a confusión.La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.

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