Descripción de las principales propiedades de los materiales.

1. ELS MATERIALS I LES SEVESELS MATERIALS I LES SEVES
PROPIETATSPROPIETATS
Glòria García GarcíaGlòria García García
20162016

2. Els materials i els processos industrialsEls materials i els processos industrials
En qualsevol procés industrial són necessaris:
◦ Energia
◦ Maquinària
◦ Materials
S’utilitzen criteris de selecció dels materials:
◦ Les propietats
◦ Les qualitats estètiques
◦ El procés de fabricació
◦ El cost
◦ La disponibilitat
◦ L’impacte ambiental

3. Les propietatsLes propietats
Les propietats d’un determinat material
depenen de:
◦ Els elements químics
◦ Estructura interna i dels tipus d’enllaços
◦ Procés de fabricació dels materials

4. Tipus d’elements químicsTipus d’elements químics
Gasos Nobles:Gasos Nobles: tenen la capa externa
completa d’e. Són químicament inerts. Heli,
neó, argó, criptó, xenó i radó.
No metalls:No metalls: els hi falta algun electró a la capa
exterior. Tenen tendència a capturar electrons
que els falten per convertir-se en anions i ser
estables. Exemples: F, Cl, O, H, N …
Metalls:Metalls: tenen pocs electrons en la capa
externa, tenen tendència a cedir electrons i
convertir-se en cations. Exemples: Mg, Fe, Cr,
Zn, Al, Cu…

5. Enllaços químicsEnllaços químics
Enllaç iònic:Enllaç iònic:
◦ Entre metall i no metall.
◦ Es formen forces electrostàtiques entre anions i
cations formant xarxes cristal·lines iòniques.
◦ Les substàncies iòniques resultants com el clorur
de sodi són: sòlides a T ambient, són solubles en
aigua, tenen bona conductivitat eléctrica, dures,
fràgils i tenen un punt de fusió molt alt.

6. Enllaços químicsEnllaços químics
Enllaç covalent:Enllaç covalent:
◦ Entre àtoms d’un mateix element generalment
entre no metalls. Dos àtoms comparteixen
electrons.
◦ Són generalment líquids, gasosos i sòlids tous.
◦ Tenen punt de fusió i ebullició menor.
◦ Són solubles en aigua però no formen ions.
◦ No són conductors de l’electricitat ni de la calor.

7. Enllaços químicsEnllaços químics
Enllaç metàl·lic:
◦ Els átoms dels metalls cedeixen els seus
electrons i es transformen en cations que
formen una xarxa cristal·lina i els electrons
cedits formen un núvol electrònic alvoltant dels
ions que es pot moure.
◦ Són substàncies sòlides a T ambient excepte el
mercuri.
◦ Bones propietats mecàniques i són bons
conductors de l’electricitat i la calor.
◦ Substàncies isomorfes i polimorfes.
◦ Varietat al·lotròpica.

9. Principals grups de materialsPrincipals grups de materials
CERÀMICS:CERÀMICS: fràgils, durs, aillants elèctrics,
suporten altes T, resistents a la corrosió,
resistència mecànica a la fricció i al
desgast. Exemples: ceràmica, vidre.
PLÀSTICS:PLÀSTICS: aillants elèctrics, dúctils,
mal·leables, tous, fàcil emmotllament,
lleugers, resistents a les condicions
climàtiques. (polietilè, cautxú…)

10. Principals grups de materialsPrincipals grups de materials
METALLS:METALLS: resistència mecànica, corrosió i
oxidació, dilatació, conductors elèctrics i
tèrmics, dìctils, mal·leables, lluents i durs.
(Ni, Pb…)
FUSTES:FUSTES: aillant elèctric i tèrmic, lleuger,
material natural i ecològic, resistència
mecànica intermitja, tou, no dùctil, ni
mal·leable, naturals o artificials. (pi,
contraplacat…)

11. Principals grups de materialsPrincipals grups de materials
PETRIS:PETRIS: resistència mecànica, durs,resistència mecànica, durs,
aillants tèrmics i elèctrics, resistents a altesaillants tèrmics i elèctrics, resistents a altes
T. (toxanes, marbre…)T. (toxanes, marbre…)
FIBRES:FIBRES: dúctils, resistents a la tracció,
poden ser naturals i artificials. (cotó i
poliéster).

12. Principals grups de materialsPrincipals grups de materials
MATERIALS COMPOSTOS:MATERIALS COMPOSTOS: milloren les
propietas que els materials individuals que
els formen. Bona resistència mecànica.
(formigó, metalls amb reforç de fibre de
vidre…)
NANOMATERIALS:NANOMATERIALS: gran tenacitat,
milloren les propietats mecàniques i
elèctriques. (grafè, nanocel·lulosa…)

28. PROPIETATS MECÀNIQUESPROPIETATS MECÀNIQUES
Les propietats mecàniques dels materials tenen els
seu origen en les forces de cohesió entre els
àtoms o les molècules. Aquestes forces de cohesió
depenen de com s’ordenen els àtoms i dels tipus de
xarxes formen i alhora aquestes depenen de les
condicions de formació del material a l’escorça
terrestre o al laboratori.
Si els materials tenen forces de cohesió fortes fan
que no es deformin quan estan sotmesos a forces
externes. Recordem que les force de cohesió
mantenen l’estat sòlid dels materials.

34. FatigaFatiga
És la resistència al trencament d’un material
sotmès a esforços de magnitud o sentit
variable.
Exemples: en la construcció de peces que
formen part d’una màquina que estan
sotmeses a esforços de magnitud variable
com els eixos dels motors que estan
sotmesos a esforços de torsió variables.

37. CONCEPTE D’ESFORÇCONCEPTE D’ESFORÇ
És la força per unitat de superfície aplicada a un
material. És també anomenat tensió:
σ=F/A (N/mm2)
(MPa)
La força es pot aplicar de forma diferent
respecte la secció o superfície:
◦ Forces perperdinculars: tracció i
compressió i donen deformacions
lineals.
◦ Forces paral·les o tangencials: forces
tallants o de cisallament i causen
deformacions angulars.

38. CONCEPTE DE FORÇACONCEPTE DE FORÇA
 Una força és una acció capaç de
produir o modificar l'estat de repòs o
de moviment d'un cos o de produir-
hi deformacions. La unitat N.
 Anomenem resistència la capacitat
que té un material de resistir forces
sense deformar-se excessivament ni
trencar-se.

44. ESFORÇ DE FLEXIÓESFORÇ DE FLEXIÓ
Es una combinació d’esforços
tracció i d’esforcos de
compressió. (bigues). Línea neutra

47. ESFORÇ DE CISALLAMENTESFORÇ DE CISALLAMENT
Aplicació de dues forces
tangencials amb punts d’aplicació
molt propers i originen
desplaçaments angulars.