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Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales

Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales ampliar imagen

  • William Smith, Javad Hashemi.
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    • Editorial: McGraw Hill
    • ISBN: 9786071511522
    • Páginas: 758
    • Fecha de la edición: 2014
    • Edición: 5

    Información detallada:

    Índice

    Contenido

    CAPÍTULO 1

    Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales 1

    1.1 Los materiales y la ingeniería 2

    1.2 Ciencia e ingeniería de los materiales 4

    1.3 Tipos de materiales 5

    1.3.1 Materiales metálicos 5

    1.3.2 Materiales poliméricos 6

    1.3.3 Materiales cerámicos 8

    1.3.4 Materiales compuestos 9

    1.3.5 Materiales electrónicos 10

    1.4 Competencia entre los materiales 11

    1.5 Avances recientes en la ciencia y tecnología de los materiales y tendencias futuras 12

    1.5.1 Materiales inteligentes 12

    1.5.2 Nanomateriales 13

    1.6 Diseño y selección 14

    1.7 Resumen 15

    1.8 Definiciones 15

    1.9 Problemas 16

    CAPÍTULO 2

    Estructura atómica y enlace 18

    2.1 Estructura atómica y partículas subatómicas 19

    2.2 Números atómicos, números de masa y masas

    Atómicas 21

    2.2.1 Números atómicos y Números de masa 21

    2.3 La estructura electrónica de los átomos 23

    2.3.1 Teoría cuántica de Planck y radiación electromagnética 23

    2.3.2 Teoría de Bohr del átomo de hidrogeno 26

    2.3.3 El principio de incertidumbre y las funciones de onda de Schrodinger 28

    2.3.4 Números cuánticos, niveles de energía y orbitales atómicos 31

    2.3.5 El estado de energía de átomos multielectrones 33

    2.3.6 El modelo mecanocuántico y la tabla periódica 34

    2.4 Variaciones periódicas en el tamaño atómico, energía de ionización y afinidad electrónica 36

    2.4.1 Tendencias en el tamaño atómico 36

    2.4.2 Tendencias en la energía de ionización 37

    2.4.3 Tendencias en la afinidad electrónica 39

    2.4.4 Metales, metaloides y no metales 40

    Enlaces primarios 40

    2.5.1 Enlaces iónicos 41

    2.5.2 Enlaces covalentes 46

    2.5.3 Enlaces metálicos 50

    2.5.4 Enlaces mixtos 52

    Enlaces secundarios 53

    Resumen 55

    Definiciones 56

    Problemas 57

    CAPÍTULO 3

    Estructuras cristalinas y amorfas en los materiales 62

    Las redes espaciales y la celda unitaria 63

    Sistemas cristalinos y redes de Bravais 64

    Principales estructuras cristalinas metálicas 64

    3.3.1 Estructura cristalina cubica centrada en el cuerpo (BCC) 67

    3.3.2 Estructura cristalina cubica centrada en las caras (FCC) 68

    3.3.3 Estructura cristalina hexagonal compacta (HCP) 69

    Posiciones del átomo en celdas unitarias cubicas 71

    Direcciones en las celdas unitarias cubicas 71

    Índices de Miller para los pianos cristalográficos en celdas unitarias cubicas 74

    Pianos cristalográficos y direcciones en la estructura cristalina hexagonal 78

    3.7.1 Índices para los pianos cristalinos en celdas unitarias HCP 78

    3.7.2 Índices de dirección en las celdas unitarias HCP 79

    Comparación de las estructuras cristalinas FCC, HCP y BCC 79

    3.8.1 Estructuras cristalinas FCC y HCP 79

    3.8.2 Estructura cristalina BCC 81

    Cálculos de la densidad volumétrica, planar y lineal de las celdas unitarias 82

    3.9.1 Densidad volumétrica 82

    3.9.2 atómica planar 83

    3.9.3 Densidad atómica lineal 84

    3.10 Polimorfismo o alotropía 85

    3.11 Análisis de las estructuras cristalinas 86

    3.11.1 Fuentes de rayos X 86

    3.11.2 Difracción de rayos X 87

    3.11.3 Análisis por difracción de rayos X de las estructuras cristalinas 89

    3.12 Materiales amorfos 93

    3.13 Resumen 94

    3.14 Definiciones 94

    3.15 Problemas 95

    CAPÍTULO 4

    Solidificación e imperfecciones cristalinas 100

    4.1 Solidificación de metales 101

    4.1.1 Formación de núcleos estables en metales líquidos 102

    4.1.2 Crecimiento de cristales de un metal líquido y formación de una estructura granular 106

    4.1.3 Estructura granular de las fundiciones industriales 107

    4.2 Solidificación de monocristales 108

    4.3 Soluciones solidas metálicas 110

    4.3.1 Soluciones solidas sustitucionales 110

    4.3.2 Soluciones solidas intersticiales 112

    4.4 Imperfecciones cristalinas 113

    4.4.1 Defectos puntuales 113

    4.4.2 Defectos lineales (dislocaciones) 114

    4.4.3 Defectos planares 116

    4.4.4 Defectos volumétricos 117

    4.5 Técnicas experimentales para la identificación de microestructuras y defectos 117

    4.5.1 Metalografía óptica, tamaño de grano según la ASTM y determinación del diámetro de grano118

    4.5.2 Microscopia electrónica de barrido (SEM) 121

    4.5.3 Microscopia electrónica de transmisión (TEM) 122

    4.5.4 Microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (FIRTEM) 123

    4.5.5 Microscopios de sonda de barrido y de resolución atómica 124

    4.6 Resumen 126

    4.7 Definiciones 127

    4.8 Problemas 128

    CAPÍTULO 5

    Procesos activados por temperatura y difusión en los sólidos 132

    5.1 Cinética en los procesos solidos 133

    5.2 Difusión atómica en solidos 136

    5.2.1 Difusión en sólidos en general 136

    5.2.2 Mecanismos de la difusión 136

    5.2.3 Difusión en estado estacionario 138

    5.2.4 Difusión en estado no estacionario 140

    5.3 Aplicaciones industriales de los procesos de difusión 141

    5.3.1 Endurecimiento superficial del acero por carburización con gas 141

    5.3.2 Difusión de impurezas en obleas de silicio para circuitos integrados 144

    5.4 Efecto de la temperatura en la difusión en los sólidos 146

    5.5 Resumen 148

    5.7 Problemas 149

    5.6 Definiciones 149

    CAPÍTULO 6

    Propiedades mecánicas de metales I 152

    6.1 El proceso de metales y aleaciones 153

    6.1.1 La fundición de metales y aleaciones 153

    6.1.2 Laminación en caliente y en frio de metales y aleaciones 154

    6.1.3 Extrusión de metales y aleaciones 157

    6.1.4 Forja 158

    6.1.5 Otros procesos de conformado de metales 159

    6.2 Esfuerzo y de formación en metales 160

    6.2.1 Deformación elástica y plástica 160

    6.2.2 Esfuerzo ingenieril y deformación convencional 160

    6.2.3 Coeficiente de Poisson 162

    6.2.4 Esfuerzo de corte y deformación de corte 162

    6.3 El ensayo de tracción y el diagrama esfuerzo- deformación convencional 163

    6.3.1 Valores de propiedades mecánicas obtenidos del ensayo de tracción y del diagrama tensión de formación convencional 164

    6.3.2 Comparación de curvas esfuerzo de formación convencional para algunas aleaciones seleccionadas 167

    6.3.3 Esfuerzo real y de formación real 167

    6.4 Dureza y ensayo de dureza 169

    6.5 Deformación plástica de monocristales metálicos 170

    6.5.1 Bandas de deslizamiento en Iíneas de deslizamiento en la superficie de cristales metálicos 170

    6.5.2 Deformación plástica de cristales metálicos por el mecanismo de deslizamiento 172

    6.5.3 Sistemas de deslizamiento 174

    6.5.4 Esfuerzo de corte critico en monocristales metálicos 176

    6.5.5 Ley de Schmid 177

    6.5.6 Maclado 178

    6.6 Deformación plática de metales policristalinos 179

    6.6.1 Efecto de los límites de grano sobre la resistencia de los metales 179

    6.6.2 Efecto de la de formación plástica en la forma de los granos y en el ordenamiento de dislocaciones 181

    6.6.3 Efecto de la de formación plástica en frio en el incremento de la resistencia de los metales 182

    6.7 Endurecimiento de los metales por solución solida 183

    6.8 Recuperación y recristalización de los metales deformados plásticamente 184

    6.8.1 Estructura de un metal fuertemente deformado enfrío antes del tratamiento térmico 184

    6.8.2 Recuperación 185

    6.8.3 Recristalización 185

    6.9 Superplasticidad en metales 187

    6.10 Metales nanocristalinos 189

    6.11 Resumen 190

    6.12 Definiciones 191

    6.13 Problemas 192

    CAPÍTULO 7

    Propiedades mecánicas de metales II 197

    7.1 Fractura de los metales 198

    7.1.1 Fractura dúctil 199

    7.1.2 Fractura frágil 200

    7.1.3 Tenacidad y prueba de impacto 201

    7.1.4 Temperatura de transición de dúctil a frágil 202

    7.1.5 Tenacidad de fractura 203

    7.2 Fatiga de los metales 205

    7.2.1 Esfuerzos cíclicos 206

    7.2.2 Cambios estructurales básicos que tienen lugar en un metal dúctil durante el proceso de fatiga 207

    7.2.3 Factores de importancia que afectan la resistencia a la fatiga de los metales 208

    7.3 Velocidad de propagación de las fisuras por fatiga 209

    7.3.1 Correlación entre la propagación de la fisura por fatiga con el esfuerzo y la longitud de la fisura 210

    7.3.2 Representación gráfica de la velocidad de crecimiento de fisuras por fatiga versus el factor de intensidad de esfuerzos 211

    7.3.3 Cálculos de la vida en fatiga 212

    7.4 Termofluencia (fluencia lenta) y esfuerzo de ruptura en los metales 213

    7.4.1 La termofluencia en los metales 213

    7.4.2 La prueba de termofluencia 215

    7.4.3 Prueba de ruptura por termofluencia 216

    7.5 Representación gráfica de datos de termofluencia y esfuerzo-tiempo de ruptura-temperatura utilizando el parámetro de Larsen-Miller 216

    7.6 Un caso de estudio en fallas de componentes metálicos 218

    7.7 Adelantos recientes y perspectivas en la optimización del desempeño mecánico de metales 220

    7.7.1 Optimización simultanea de la ductilidad y la resistencia 220

    7.7.2 Comportamiento de fatiga en metales nanocristalinos 221

    7.8 Resumen 221

    7.9 Definiciones 222

    7.10 Problemas 222

    CAPÍTULO 8

    Diagramas de fase 226

    8.1 Diagramas de fase de sustancias puras 227

    8.2 Regia de las fases de Gibbs 227

    8.3 Curvas de enfriamiento 228

    8.4 Sistemas de aleaciones bi narias isomorfas 229

    8.5 Regia de la palanca 232

    8.6 Solidificación fuera del equilibrio de aleaciones 235

    8.7 Sistemas de aleaciones binarias eutécticas 236

    8.8 Sistemas de aleaciones binarias peritécticas 241

    8.9 Sistemas binarios monotecticos 246

    8.10 Reacciones invariantes 247

    8.11 Diagramas de fases con fases y compuestos intermedios 247

    8.12 Diagramas de fases ternarios 251

    8.13 Resumen 253

    8.14 Definiciones 253

    8.15 Problemas 254

    CAPÍTULO 9

    Aleaciones para ingeniería 260

    9.1 Producción de hierro y acero 261

    9.1.1 Producción de arrabio en un alto homo 261

    9.1.2 Fabricación de acero y procesamiento de formas importantes de productos de ese material 262

    9.2 El sistema hierro-carbono 263

    9.2.1 Diagrama de fases hierro-hierro-carburo 263

    9.2.2 Fases solidas en el diagrama de fuses Fe-Fe3C 264

    9.2.3 Reacciones invariantes en el diagrama de fases Fe-Fe3C 266

    9.2.4 Enfriamiento lento de aceros al carbono 266

    9.3 Tratamiento térmico de aceros al carbono 271

    9.3.1 Martensita 271

    9.3.2 Descomposición isotérmica de la austenita 274

    9.3.3 Diagrama de transformación por enfriamiento continuo para un acero al carbono eutectoide278

    9.3.4 Recocido y normalización de aceros al carbono 280

    9.3.5 Revenido de aceros al carbono 280

    9.3.6 Clasificación y propiedades mecánicas típicas de aceros al carbono 283

    9.4 Aceros de baja aleación 285

    9.4.1 Clasificación de aceros de aleación 285

    9.4.2 Distribución de los elementos contenidos en los aceros de aleación 285

    9.4.3 Efectos de los elementos contenidos en una aleación sobre la temperatura eutectoide de los aceros 2 87

    9.4.4 Templabilidad 287

    9.4.5 Propiedades mecánicas y aplicaciones típicas de aceros de baja aleación 291

    9.5 Aleaciones de aluminio 292

    9.5.1 Endurecimiento por precipitación (endurecimiento) 292

    9.5.2 Propiedades generales del aluminio y su producción 297

    9.5.3 Aleaciones de aluminio forjado 297

    9.5.4 Aleaciones de fundición de aluminio 301

    9.6 Aleaciones de cobre 303

    9.6.1 Propiedades generales de! cobre 303

    9.6.2 Producción del cobre 303

    9.6.3 Clasificación de las aleaciones de cobre 303

    9.6.4 Aleaciones de cobre forjado 306

    9.7 Aceros inoxidables 307

    9.7.1 Aceros inoxidables ferríticos 307

    9.7.2 Aceros inoxidables martensíticos 308

    9.7.3 Aceros inoxidables austeníticos 310

    9.8 Hierros fundidos 310

    9.8.1 Propiedades generales 310

    9.8.2 Tipos de hierros fundidos 311

    9.8.3 Hierro fundido blanco 311

    9.8.4 Hierro fundido gris 311

    9.8.5 Hierros fundidos dúctiles 313

    9.8.6 Hierros fundidos maleables 315

    9.9 Aleaciones de magnesio, titanio y níquel 315

    9.9.1 Aleaciones de magnesio 315

    9.9.2 Aleaciones de titanio 317

    9.9.3 Aleaciones de níquel 319

    9.10 Aleaciones para propósitos especiales y sus aplicaciones 320

    9.10.1 Intermetálicos 320

    9.10.2 Aleaciones con memoria de forma 320

    9.10.3 Metales amorfos 323

    9.11 Resumen 325

    9.12 Definiciones 325

    9.13 Problemas 327

    CAPITULO 10

    Materiales poliméricos 333

    10.1 Introducción 334

    10.1.1 Termoplásticos 334

    10.1.2 Plásticos termo fijos 334

    10.2 Reacciones de polimerización 335

    10.2.1 Estructura del enlace covalente de una molécula de etileno 336

    10.2.2 Estructura del enlace covalente de una molécula de etileno activada 336

    10.2.3 Reacción general para la polimerización del polietileno y grado de polimerización 336

    10.2.4 Pasos de la polimerización en cadena 337

    10.2.5 Peso molecular promedio de los termoplásticos 338

    10.2.6 Funcionalidad de un monómero 339

    10.2.7 Estructura de los polímeros linéeles no cristalinos 340

    10.2.8 Polímeros de vinilo y vinilideno 340

    10.2.9 Homopolfmeros y copolfmeros 341

    10.2.10 Otros métodos de polimerización 344

    10.3 Métodos industriales de polimerización 345

    10.4 Cristalinidad y estereoisomerismo en algunos termoplásticos 346

    10.4.1 Solidificación de termoplásticos no cristalinos 346

    10.4.2 Solidificación de termoplásticos parcialmente cristalinos 347

    10.4.3 Estructura de los materiales termoplásticos parcialmente cristalinos 347

    10.4.4 Estereoisomerismo en los termoplásticos 349

    10.4.5 Catalizadores de Ziegler y Natta 349

    10.5 Procesamiento de los materiales plásticos 349

    10.5.1 Procesos utilizados con los materiales termoplásticos 350

    10.5.2 Procesos utilizados con los materiales termo fijos 352

    10.6 Termoplásticos de uso general 354

    10.6.1 Polietileno 355

    10.6.2 Poli cloruro de vinilo y copo limeros 357

    10.6.3 Polipropileno 358

    10.6.4 Poli estireno 359

    10.6.5 Poliacrilonitrilo 360

    10.6.6 Estireno-acrilonitrilo (SAN) 360

    10.6.7 ABS 360

    10.6.8 Polimetil metacrilato (PMMA) 361

    10.6.9 Fluoroplasticos 362

    10.7 Termoplásticos de ingeniería 363

    10.7.1 Poliamidas (nailon) 364

    10.7.2 Policarbonato 366

    10.7.3 Resinas de fenileno a base de óxido 367

    10.7.4 Acetales 367

    10.7.5 Poliésteres termoplásticos 368

    10.7.6 Sulfuro depolifenileno 370

    10.7.7 Polieterimida 370

    10.7.8 Aleaciones depolfmeros 371

    10.8 Plásticos no deformables por calor (termo fijos) 371

    10.8.1 Fenólicos 372

    10.8.2 Resinas epoxicas 374

    10.8.3 Poliésteres insaturados 375

    10.8.4 Resinas anímicas (ureas y melaninas) 377

    10.9 Elastómeros (cauchos) 378

    10.9.1 Caucho natural 378

    10.9.2 Cauchos sintéticos 381

    10.9.3 Propiedades de los elastómeros de policloropreno 382

    10.9.4 Vulcanización de los elastómeros de policloropreno 383

    10.10 Deformación y refuerzo de los materiales plásticos 385

    10.10.1 Mecanismos de deformación para los termoplásticos 385

    10.10.2 Refuerzo de los termoplásticos 386

    10.10.3 Refuerzo de plásticos termo fijos 389

    10.10.4 Efecto de la temperatura sobre la resistencia de los materiales plásticos 389

    10.11 Fluencia y fractura de los materiales poliméricos 390

    10.11.1 Fluencia de los materiales poliméricos 390

    10.11.2 Relajación de esfuerzos en los materiales poliméricos 391

    10.11.3 Fractura de los materiales poliméricos 392

    10.12 Resumen 394

    10.13 Definiciones 395

    10.14 Problemas 396

    CAPITULO 11

    Cerámicos 403

    11.1 Introducción 404

    11.2 Estructuras cristalinas de cerámicos simples 405

    11.2.1 Enlace iónico y covalente en compuestos cerámicos simples 405

    11.2.2 Distribuciones iónicas sencillas que se encuentran en solidos enlazados iónicamente 405

    11.2.3 Estructura cristalina del cloruro de cesio (CsCl) 408

    11.2.4 Estructura cristalina del cloruro de sodio (NaCl) 408

    11.2.5 Espacios intersticiales en redes cristalinas FCCyHCP 411

    11.2.6 Estructura cristalina de blenda de zinc (ZnS) 412

    11.2.7 Estructura cristalina del fluoruro de calcio (CaF2) 414

    11.2.8 Estructura cristalina de la antifluorita 415

    11.2.9 Estructura cristalina del corindón (Al203) 415

    11.2.10 Estructura cristalina del espinel (MgAl204) 415

    11.2.11 Estructura cristalina de la persiquita (CaTiOfi 415

    11.2.12 El carbono y sus alotropos 416

    11.3 Estructuras de silicatos 418

    11.3.1 Unidad estructural básica de las estructuras de silicatos 418

    11.3.2 Estructuras aislada, de cadena y de anillo de silicatos 418

    11.3.3 Estructuras laminates de silicatos 418

    11.3.4 Redes de silicato 420

    11.4 Procesamiento de cerámicos 420

    11.4.1 Preparación de materiales 421

    11.4.2 Moldeo 421

    11.4.3 Tratamientos térmicos 424

    11.5 Cerámicos tradicionales y de ingeniería 425

    11.5.1 Cerámicos tradicionales 425

    11.5.2 Cerámicos de ingeniería 427

    11.6 Propiedades mecánicas de los cerámicos 428

    11.6.1 Generalidades 428

    11.6.2 Mecanismos para la deformación de materiales cerámicos 429

    11.6.3 Factores que afectan la resistencia de los materiales cerámicos 429

    11.6.4 Tenacidad de los materiales cerámicos 430

    11.6.5 Reforzamiento de la tenacidad de la circonia parcialmente estabilizada (PSZ) 431

    11.6.6 Falla por fatiga de cerámicos 432

    11.6.7 Materiales abrasivos cerámicos 433

    11.7 Propiedades térmicas de los cerámicos 433

    11.7.1 Materiales cerámicos refractarios 434

    11.7.2 Refractarios ácidos 434

    11.7.3 Refractarios básicos 435

    11.7.4 Losetas cerámicas aislantes para el transbordador espacial 435

    11.8 Vidrios 436

    11.8.1 Definición de vidrio 436

    11.8.2 Temperatura de transición vítrea 436

    11.8.3 Estructura de los vidrios 436

    11.8.4 Composición de diversos vidrios 438

    11.8.5 Deformación viscosa de vidrios 439

    11.8.6 Métodos de formación para vidrios 441

    11.8.7 Vidrio templado 442

    11.8.8 Vidrio reforzado químicamente 443

    11.9 Recubrimientos cerámicos e ingeniería de superficies 443

    11.9.1 Vidrios de silicato 443

    11.9.2 Oxidas y carburos 443

    11.10 Nanotecnología y cerámica 444

    11.11 Resumen 445

    11.12 Definiciones 446

    11.13 Problemas 447

    CAPITULO 12

    Materiales compuestos 452

    12.1 Introducción 453

    12.2 Fibras para materiales compuestos de plástico reforzado 454

    12.2.1 Fibras de vidrio para reforzar resinas de plástico 454

    12.2.2 Fibras de carbono para plásticos reforzados 455

    12.2.3 Fibras de aramida para reforzar resinas de plástico 456

    1 2.2.4 Comparación de las propiedades mecánicas de las fibras de carbono, aramida y vidrio para materiales compuestos de plástico reforzado 457

    12.3 Materiales compuestos de plástico reforzado con fibra 458

    12.3.1 Matrices para materiales compuestos de plástico reforzado con fibra 458

    12.3.2 Materiales compuestos de plásticos reforzados con fibras 459

    12.3.3 Ecuaciones para el módulo elástico de un compuesto laminar con matriz de plástico reforzada con fibras continuas en condiciones de isodeformacion e isoesfuerzo 461

    12.4 Procesos de molde abierto para producir materiales compuestos de plástico reforzado con fibra 464

    12.4.1 Proceso de colocación manual de capas 465

    12.4.2 Proceso de aspersión 465

    12.4.3 Proceso de vatio en autoclave 466

    12.4.4 Proceso con filamentos embobinados 467

    12.5 Procesado de molde cerrado para materiales compuestos de plástico reforzado con fibra 467

    12.5.1 Moldeo por compresión e inyección 467

    12.5.2 El procesado del compuesto para el moldeo de placas (CMP) 467

    12.5.3 Proceso de pultrusion continúa 468

    12.6 Concreto 468

    12.6.1 Cemento portland 469

    12.6.2 Agua para mezclar con el concreto 471

    12.6.3 Agregados para concreto 471

    12.6.4 Oclusión de aire 471

    12.6.5 Resistencia a la compresión del concreto 471

    12.6.6 Proporciones de las mezclas de concreto 472

    12.6.7 Concreto armado y preesforzado 474

    12.6.8 Concreto preesforzado 474

    12.7 Asfalto y mezclas de asfalto 475

    12.8 Madera 475

    12.8.1 Macroestructura de la madera 476

    12.8.2 Microestructura de las maderas blandas 477

    12.8.3 Microestructura de las maderas duras 477

    12.8.4 Ultraestructura de la pared celular 478

    12.8.5 Propiedades de la madera 479

    12.9 Estructuras multicapas 480

    12.9.1 Estructura tipo sandwich con panal 482

    12.9.2 Estructuras metálicas recubiertas 482

    12.10 Materiales compuestos de matriz metálica y matriz cerámica 482

    12.10.1 Compuestos con matriz metálica (CMM) 482

    12.10.2 Materiales de matriz cerámica (CMC) 485

    12.10.3 Materiales de matriz cerámica y nanotecnología 488

    12.11 Resumen 488?

    12.12 Definiciones 489

    12.13 Problemas 490

    CAPITULO 13

    Corrosión 495

    13.1 Aspectos generales 496

    13.2 Corrosión electroquímica de los metales 496

    13.2.1 Reacciones de oxidation-redución 496

    13.2.2 Electrodo estándar de potencial de media celda para metales 497

    13.3 Celdas galvánicas 499

    13.3.1 Celdas galvánicas macroscópicas con electrolitos con concentración molar 499

    13.3.2 Celdas galvánicas con electrolitos que no son de concentración uno molar 500

    13.3.3 Celdas galvánicas con electrolitos de los o alcalinos sin iones metálicos presentes 501

    13.3.4 Corrosión microscópica de celdas galvánicas microscópicas en un electrodo 502

    13.3.5 Celdas galvánicas de concentración 503

    13.3.6 Celdas galvánicas creadas por diferencias en la composición, estructura y esfuerzo 505

    13.4 Velocidades (cinética) de la corrosión 507

    13.4.1 Velocidad de la corrosión uniforme o electro de posición de un metal en una solución acuosa 507

    13.4.2 Reacciones de corrosión y de polarización 509

    13.4.3 Pasivación 512

    13.4.4 La serie galvánica 513

    13.5 Tipos de corrosión 514

    13.5.1 Corrosión uniforme o general 514

    13.5.2 Corrosión de dos metales o galvánica 514

    13.5.3 Corrosión por picaduras 516

    13.5.4 Corrosión en hendiduras 517

    13.5.5 Corrosión intergranular 518

    13.5.6 Corrosión por esfuerzo 519

    13.5.7 Corrosión erosión 521

    13.5.8 Daño por cavitación 522

    13.5.9 Corrosión por desgaste 522

    13.5.10 Corrosión selectiva 522

    13.5.11 Daño por hidrogeno 523

    13.6 Oxidación de metales 523

    13.6.1 Películas de óxido protectoras 524

    13.6.2 Mecanismo de oxidación 525

    13.6.3 Velocidades de oxidación (cinética) 526

    13.7 Control de la corrosión 527

    13.7.1 Selección de materiales 528

    13.7.2 Recubrimientos 529

    13.7.3 Diseño 529

    13.7.4 Alteración del ambiente 530

    13.7.5 Protección anódica y catódica 531

    13.8 Resumen 532

    13.9 Definiciones 532

    13.10 Problemas 533

    CAPITULO 14

    Propiedades eléctricas de materiales 537

    14.1 Conducción eléctrica en metales 538

    14.1.1 El modelo clásico de la conducción eléctrica en metales 538

    14.1.2 Ley de Ohm 539

    14.1.3 Velocidad de arrastre de electrones en un metal conductor 542

    14.1.4 Resistividad eléctrica de metales 543

    14.2 Modelo de bandas de energía para la conducción eléctrica 545

    14.2.1 Modelo de bandas de energía para metales 545

    14.2.2 Modelo de bandas de energía para aislantes 547

    14.3 Semiconductores intrínsecos 547

    14.3.1 El mecanismo de la conducción eléctrica en semiconductores intrínsecos 547

    14.3.2 Transporte de cargo eléctrica en la red cristalina de silicio puro 548

    14.3.3 Diagrama de bandas de energía para semiconductores elementales intrínsecos 548

    14.3.4 Relaciones cuantitativas para la conducción eléctrica en semiconductores intrínsecos elementales 549

    14.3.5 Efecto de la temperatura en la semiconductividad intrínseca 550

    14.4 Semiconductores extrínsecos 552

    14.4.1 Semiconductores extrínsecos tipo n (tipo negativo) 552

    14.4.2 Semiconductores extrínsecos tipo p (tipo positive) 553

    14.4.3 Impurificación de material semiconductor de silicio extrínseco 554

    14.4.4 Efecto de la impurificación en concentraciones de portadores en semiconductores extrínsecos 554

    14.4.5 Efecto de la concentrarían de impurezas ionizadas total en la movilidad de portadores de cargo en silicio a temperatura ambiente 557

    14.4.6 Efecto de la temperatura en la conductividad eléctrica de semiconductores extrínsecos 558

    14.5 Dispositivos semiconductores 559

    14.5.1 La unión pn 559

    14.5.2 Algunas aplicaciones de los diodos de unión pn 561

    14.5.3 El transistor de unión bipolar 562

    14.6 Microelectrónica 563

    14.6.1 Transistores bipolares pianos microelectrónicas 564

    14.6.2 Transistores de efecto de campo pianos microelectrónicas 565

    14.6.3 Fabricación de circuitos integrados microelectrónicas 566

    14.7 Semiconductores compuestos 571

    14.8 Propiedades eléctricas de cerámicas 573

    14.8.1 Propiedades básicas de los dieléctricos 573

    14.8.2 Materiales aislantes cerámicos 575

    14.8.3 Materiales cerámicos para capacitores 576

    14.8.4 Semiconductores cerámicos 577

    14.8.5 Cerámicas ferroelectricas 577

    14.9 Nanoelectrónica 580

    14.10 Resumen 581

    14.11 Definiciones 581

    14.12 Problemas 583

    CAPITULO 15

    Propiedades ópticas y materiales superconductores 586

    15.1 Introducción 587

    15.2 La luz y el espectro electromagnético 588

    15.3 Refracción de la luz 589

    15.3.1 Índice de refracción 589

    15.3.2 Ley de Snell de la refracción de la luz 589

    15.4 Absorción, transmisión y reflexión de la luz 590

    15.4.1 Metales 591

    15.4.2 Vidrios de silicato 591

    15.4.3 Plásticos 593

    15.4.4 Semiconductores 593

    15.5 Luminiscencia 594

    15.5.1 Fotoluminiscencia 594

    15.5.2 Catodoluminiscencia 595

    15.6 Radiación de emisión estimulada y laser 596

    15.6.1 Tipos de laser 597

    15.7 Fibras ópticas 599

    15.7.1 Perdidas de luz en fibras ópticas 599

    15.7.2 Fibras ópticas unimodo y multimodo 600

    15.7.3 Fabricación de fibras ópticas 600

    15.7.4 Sistemas modernos de comunicación de fibra óptica 601

    15.8 Materiales superconductores 602

    15.8.1 El estado superconductor 602

    15.8.2 Propiedades magnéticas de superconductores 603

    15.8.3 Flujo de corriente y campos magnéticos en superconductores 604

    15.8.4 Superconductores de alto campo y alta corriente 605

    15.8.5 Oxidas superconductores de alta temperatura crítica (TJ 606

    15.9 Definiciones 607

    15.10 Problemas 608

    CAPITULO 16

    Propiedades magnéticas 610

    16.1 Introducción 611

    16.2 Campos y cantidades magnéticas 611

    16.2.1 Campos magnéticos 611

    16.2.2 Inducción magnética 612

    16.2.3 Permeabilidad magnética 613

    16.2.4 Susceptibilidad magnética 614

    16.3 Tipos de magnetismo 614

    16.3.1 Diamagnetismo 614

    16.3.2 Paramagnetismo 614

    16.3.3 Ferromagnetismo 615

    16.3.4 Momento magnético de un electrón del átomo no apareado 616

    16.3.5 Anti ferromagnetismo 617

    16.3.6 Ferromagnetismo 617

    16.4 Efecto de la temperatura en el ferromagnetismo smo 618

    16.5 Dominios ferromagnéticos 618

    16.6 Tipos de energías que determinan la estructura de dominios ferromagnéticos 620

    16.6.1 Energía de intercambio 620

    16.6.2 Energía magnetoestatica 620

    16.6.3 Energía de anisotropía magnetocristalina 620

    16.6.4 Energía de la pared del dominio 621

    16.6.5 Energía magnetoestrictiva 621

    16.7 La magnetización y desmagnetización de un metal ferromagnético 622

    16.8 Materiales magnéticos blandos 623

    16.8.1 Propiedades deseables de materiales magnéticos blandos 623

    16.8.2 Perdidas de energía para materiales magnéticos blandos 624

    16.8.3 Aleaciones de hierro-silicio 624

    16.8.4 Vidrios metálicos 625

    16.8.5 Aleaciones de níquel-hierro 626

    16.9 Materiales magnéticos duros 628

    16.9.1 Propiedades de materiales magnéticos duros 628

    16.9.2 Aleaciones de alnico 630

    16.9.3 Aleaciones de tierras raras 631

    16.9.4 Aleaciones magnéticas de niodimio- hierro -boro 631

    16.9.5 Aleaciones magnéticas de hierro-cromo- cobalto 632

    16.10 Ferritas 633

    16.10.1 Ferritas magnéticamente blandas 633

    16.10.2 Ferritas magnéticamente duras 636

    16.11 Resumen 636

    16.12 Definiciones 637

    16.13 Problemas 639

    CAPITULO 17

    Materiales biológicos y biomateriales 642

    17.1 Introducción 643

    17.2 Materiales biológicos: hueso 643

    17.2.1 Composición 643

    17.2.2 Microestructura 644

    17.2.3 Propiedades mecánicas 644

    17.2.4 Biomecánica de la fractura ósea 645

    17.2.5 Viscoelasticidad del hueso 645

    17.2.6 Remodelado óseo 646

    17.2.7 Modelo compuesto de hueso 646

    17.3 Materiales biológicos: tendones y ligamentos 647

    17.3.1 Macroestructura y composición 647

    17.3.2 Microestructuras 648

    17.3.3 Propiedades mecánicas 649

    17.3.4 Relación estructura-propiedades 650

    17.3.5 Modelo constitutivo y viscoelasticidad 651

    17.3.6 Lesión de ligamentos y tendones 652

    17.4 Material biológico: cartílago articular 654

    17.4.1 Composición y macroestructura 654

    17.4.2 Microestructura 654

    17.4.3 Propiedades mecánicas 654

    17.4.4 Degeneración de cartílago 655

    17.5 Biomateriales: metales en aplicaciones biomédicas 656

    17.5.1 Aceros inoxidables 656

    17.5.2 Aleaciones basadas en cobalto 657

    17.5.3 Aleaciones de titanio 658

    17.5.4 Algunos aspectos en la aplicación ortopédica de metales 659

    17.6 Polímeros en aplicaciones biomédicas 660

    17.6.1 Aplicaciones cardiovasculares de polímeros 660

    17.6.2 Aplicaciones oftálmicas 661

    17.6.3 Sistemas liberadores de medicamento 662

    17.6.4 Materiales de sutura 663

    17.6.5 Aplicaciones ortopédicas 663

    17.7 Cerámicas en aplicaciones biomédicas 663

    17.7.1 Alúmina en implantes ortopédicos 664

    17.7.2 Alúmina en implantes dentales 665

    17.7.3 Implantes ce




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