METALES

Question 1

Cuando se empezaron a utilizar los metales?

Answer 1

En Egipto hace 2000 años aprox.

Question 2

Cual fue el primer metal utilizado y por que?

Answer 2

El primero fue el oro y se utilizo porque era un metal noble no reactivo y muy maleable

Question 3

Que problema presentan los metales nobles?

Answer 3

Son muy blandos (tous?) y no se adhieren del todo

Question 4

Que problema tiene el acero

Answer 4

Que es altamente corrosivo, y este material al ser corroído tendera a presentar fracturas y perdera sus propiedades

Question 5

Que materiales se empezaron a usar y se popularizaron en el siglo XX?

Answer 5

-Acero inoxidable: se evita el componente de corrosion
-Titanio: muy buena osteointegracion

Question 6

Nombra diversas propiedades físicas de los metales:

Answer 6

Propiedades físicas:
-Brillante
-Buen conductor tanto de la temperatura y electricidad
- Densos → resisitentes a fractura
- Muy pesados en relación al tamaño que poseen
- Alto punto de fusión
-Dúctiles → se pueden hacer hilos de metal
- Maleables → se pueden generar placas de este metal

Question 7

Explica diversas propiedades químicas de los metales:

Answer 7

• Facil de perder electrones
• Forman el enlace metalico (nuvol electrons)
  -Los cartiones forman una estructura cristalina homogenia
• Superficie reactiva
• Pérdida de masa → corrosión produce que particulas se desprendan del
  material
• Cambio en propiedades mecánicas (dependiendo de la composición)

Question 8

Explica la curva stress-strain de los metales:

Answer 8

-Comportamiento lineal (deformación elástica) → va a recobrar su forma inicial una vez el esfuerzo haya acabado/liberado. (Modulo de Young = pendiente)
Una vez pasado el limite elastico habrá :
-Deformación plástica, es incapaz de volver a su forma original →dislocaciones: uno o varios de los planos de la estructura cristalina se desplazan.
Si esta deformación es muy grande se puede llegar al esfuerzo de fractura

Question 9

Que es el esfuerzo de fractura y para que sirve?

Answer 9

El esfuerzo de fractura es una medida de la resistencia de un material o tejido a la fractura bajo la aplicación de una carga externa. Permite saber la longitud de vida de un metal.

Question 10

Ventajas metales:

Answer 10

Resistencia a fractura, conductividad electrica y formabilidad →
debido al enlace metalico interatomico que caracteriza estos materiales.
-Faciles de esterilizar porque son supericies lisas
-Faciles de fabricar

Question 11

Desventajas metales:

Answer 11

-Altamente corrosivo
-Modulo Young alto y densidad alta (es poco elastico y esto puede ser negativo porque le quitas el estres al que esta acostumado el hueso, ya que el metal es mas denso y el hueso no necesita el estres y se puede fracturar
-Toxicos
-Baja osteointegracio (al tener superficie lisa les cuesta integrarse)
-Superficie reactiva (esto permite que el metal pierda masa y se rompa)

Question 12

Cuales son las propiedades mecánicas para que el metal sea funcional?

Answer 12

Propiedades mecánicas para que el material sea funcional: resistencia de fractura, propiedades
de fatiga, de dureza y resistencia y densidad apropiada → si es muy pesado puede afectar
negativamente el tejido que quiere ayudar.
Además, la buena conductividad eléctrica de los metales favorece su uso para
dispositivos de estimulación neuromuscular, el ejemplo más común es el marcapasos

Question 13

Usos de metales

Answer 13

-Ortopedia y la odontologia
- Uso para formar dispositivos cardiovasculares (válvulas cardíacas artificiales, sangre
conductos y otros componentes de dispositivos de asistencia cardíaca, stents vasculares),
-Implantes neurovasculares (clips de aneurisma)
-Nanoparticulas magneticas

Question 14

Explica cual es el potecial de las nanoparticulas magneticas:

Answer 14

Estan hechas de FeO, tienen propiedades magneticas que pueden ayudar a transportar las particulas al tumor y se puede crear una pelicula cargada alrededor del tumor y focalizarse solo en eso, despues el cuerpo elimina las nanoparticulas

Question 15

Explica las caracteristicas de los metales de transicion:

Answer 15

-Tienen electrones en la capa 3d y 4s y son altamente reactivos
-Normalmente forman aleaciones: en una aleacion un metal tiene un componente mayoritario pero lleva otros documentos incluidos que se ponen en los agujeros de la superficie cristalina, si se disuelven en una solucion solida se altera la corrosion y otras propiedades biomecanicas

-Algunos elementos de aleación como Co, Ni o V son tóxicos si se usan en forma pura.

Question 16

Di algunos ejemplos de aleaciones:

Answer 16

Aleacion titanio: se hace con aluminio
Aleacion Co-Cr
AleacionMg: no aprobada medicamente porque se degrada muy rapido. El Mg ya lo tenemos en el cuerpo y si ponemos mas se podria degradar. Va bien para dispositivos de vida corta.

Question 17

Explica los pasos de las manufacturas de los metales:

Answer 17

• Mena a producto de metal crudo
• Producto de metal cruda a formas de stock
• Formas de stock para productos metalicos preliminares y finales

Question 18

Como es la microestructura de las aleaciones?

Answer 18

El material minoritario de las aleaciones se mete dentro de la estructura cristalina por lo tanto si los atomos son mas grandes habra una sustitucion y se sustituira el cation pricipal por el aleante

Question 19

Que pasa si se produce un cambio en la estructura cristalina?

Answer 19

esto provoca un aumento de energia por lo que es dificil introducir dislocaciones, por lo tanto el metal pierde plasticidad y se endurece

Question 20

Explica la fase 1 de la manufactura del metal:

Answer 20

Mineral que contiene mena a metal en bruto
* Los metales existen en forma mineral: el metal se combina químicamente con otros elementos.
* Los depósitos minerales (“mena”) deben ser localizados, extraídos, separados y enriquecidos para procesamiento posterior en metal puro o varias aleaciones.
* Después de los pasos de extracción, el producto metálico en bruto resultante emerge en forma a granel que se puede suministrar a fabricantes de metales.
El metal en bruto de las aleaciones de implantes metálicos requiere un procesamiento fisico-quimico para producir una aleación que cumpla con ciertas especificaciones metalúrgicas (es decir, estándares ASTM, de la Sociedad Americana de
Ensayos y materiales).

Question 21

Explica la fase 2 de la manufactura del metal:

Answer 21

Producto de metal crudo para formas metálicas en stock
* El producto de metal crudo a granel se procesa aún más en formas a granel de stock, como
barras, alambres, láminas, varillas, placas, tubos o polvos.
* Los fabricantes de implantes quieren una forma de stock que esté más cerca de la forma del implante final
* Un proveedor de metal podría transformar el producto de metal en bruto en formas de stock mediante una variedad de procesos, incluyendo refundición y colada continua,
laminación, etc.

• Las formas de stock se prueban química y metalúrgicamente para garantizar que el producto químico para que la composición y microestructura del metal vendido a una empresa de implantes
  cumpla con los estándares de la industria para implantes quirúrgicos (por ejemplo, estándares ASTM)

Question 22

Explica la fase 3 de la manufactura del metal:

Answer 22

Almacenar formas metálicas para dispositivos metálicos preliminares y finales
* Métodos de fabricación: fusion por inversión, mecanizado convencional e informático,
forjadura, procesos pulvimetalúrgicos y una serie de pasos de esmerilado y pulido.
* Variedad de métodos porque no todas las aleaciones de implantes pueden ser factibles o económicamente fabricado en una forma final de la misma manera.
* El tratamiento superficial de los implantes implica la aplicación de macro, micro y / o nano recubrimientos para ajustar la rugosidad de la superficie → mejorar la fijación del implante en hueso / tejido ocrecimiento óseo interfacial.
* Un fabricante de un dispositivo de implante metálico realizará un conjunto de pasos de acabado
incluyendo limpieza química y pasivación. Los tratamientos controlados electrolíticamente se pueden utilizar para eliminar virutas de mecanizado o impurezas de la superficie del implante.

Question 23

Que es el diagrama de fases en un biomterial?

Answer 23

Resume de forma gráfica los rangos de temperatura y composición en
los que ciertas fases o mezclas de fases existen en condiciones de equilibrio termodinámico

Question 24

Explica la fase de austenita y sus propiedades:

Answer 24

La austenita es una fase de estructura cristalina cúbica de caras centradas (CCC). Esto significa que los átomos se disponen en una red tridimensional con átomos en las esquinas y en el centro de cada cara del cubo. La austenita es una fase de alta temperatura que se encuentra principalmente en aceros al carbono y aceros inoxidables austeníticos. Es conocida por su alta resistencia y ductilidad-

Question 25

Explica la fase de ferrita y sus propiedades:

Answer 25

Por otro lado, la ferrita es una fase de estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (CCC). En esta estructura, los átomos se disponen en una red cúbica, con un átomo en el centro de cada cara del cubo y uno en el centro del cubo. La ferrita es la fase estable a bajas temperaturas en muchos aceros al carbono. Es relativamente blanda y presenta una baja resistencia, pero es magnética. La ferrita también puede estar presente en algunas aleaciones de acero inoxidable, aunque en menor proporción.

Question 26

Explica el ejemplo del acero y como son sus fases:

Answer 26

El acero esta formado por hierro y carbono, el hierro es el material aleante (se mete en los espacios).
El acero tiene su fase de austenita(atomos organizados fuera del cubo, dentro va el carbono) y su fase de ferrita (un cation se introduce en el cubo y por lo tanto el carbono le cuesta mas intercalarse. La austenita acepta mas carbono que la ferrita).
Estos dos fases existen y hay un equilibrio termodinamico a diferentes temperturas, segun la temperatura a la que se someta el acero, se forma una fase u otra.

Question 27

Explica la fase de cementita y sus propiedades:

Answer 27

La cementita es una fase de compuesto intermetálico que se encuentra en algunos aceros y hierros fundidos. Su fórmula química es Fe3C, lo que significa que consiste en una estructura de hierro (Fe) combinada con carbono (C).

La cementita es una fase de alta dureza y es extremadamente resistente. Su presencia en los aceros puede proporcionarles propiedades mecánicas mejoradas, como mayor resistencia y dureza.

La cementita se forma generalmente durante procesos de enfriamiento lento, como la solidificación del hierro líquido en la fundición o durante la transformación de fases en los aceros. En los aceros, la cementita puede coexistir con otras fases, como la ferrita y la austenita, dependiendo de la composición química y las condiciones de enfriamiento.

Question 28

Que es la perlita?

Answer 28

La perlita es una microestructura de acero o hierro que consiste en capas alternas de ferrita y cementita.Durante el enfriamiento lento, la austenita (fase de alta temperatura) se transforma en perlita a una temperatura conocida como punto eutectoide, que es aproximadamente de 727 °C (1340 °F). La perlita se forma cuando la austenita se descompone en capas alternas de ferrita y cementita.

Question 29

Que es el punto de nucleacion?

Answer 29

Punto en el cual el metal se solidifica, y se forman granos

Question 30

Que es una dislocacion de un metal?

Answer 30

Una dislocación en un metal es una imperfección lineal o defecto cristalino en la estructura cristalina del material. Puedes imaginar una dislocación como una irregularidad o deformación en la disposición ordenada de los átomos en un cristal metálico.

Question 31

Por que puede ser causada una dislocacion?

Answer 31

Las dislocaciones pueden ser causadas por varios factores, como deformaciones plásticas, deformaciones térmicas o tensiones aplicadas al material. Estos defectos lineales permiten que los átomos se muevan o deslicen unos sobre otros de manera más fácil, lo que resulta en la deformación plástica o la capacidad de los metales para deformarse permanentemente sin romperse.

Question 32

Como afecta la formacion de granos a las dislocaciones?

Answer 32

Los granos limitan la propagacion de dislocaciones a causa de sus diferentes orientaciones, cuando hay mas granos, hay mas resistencia a fracturas

Question 33

Que es el casting?

Answer 33

El casting es un proceso de fabricación en el cual se vierte un metal líquido en un molde para crear una forma deseada. El metal líquido se enfría y solidifica, adoptando la forma del molde. Después de la solidificación, el molde se retira y se obtiene la pieza fundida. (no hay grain flow)

Question 34

Que es el annealing?

Answer 34

Someter al metal a calor para crear granos mas pequeños y reducir las fracturas, si se continua calentandi los granos crecen y se sube la ductilidad.

Question 35

Que es el forging?

Answer 35

El forjado es un proceso de conformado en el cual se aplica calor y fuerza a un material, generalmente metal, para darle forma mediante la deformación plástica. El material se calienta a una temperatura adecuada para facilitar la deformación, luego se aplica presión mediante golpes o presión continua para dar forma al metal según el diseño deseado. El forjado se utiliza para producir piezas con alta resistencia asi los materiales son mas fuertes y no admiten nuevas dislocaciones. (true grain flow)

Question 36

Que es la powder metallurgy?

Answer 36

Esta basada en la produccion de ceramicos, se cogen los granos se compactan, se calientan y se produce una relajacion en la estrcutura cristalina y los granos se hacen grandes, por lo tanto se forma una estructura compacta!