DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

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1 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Nombre en Inglés: SCIENCE OF MATERIALS Código UPM: MATERIA: MATERIALES CRÉDITOS ECTS: 4,5 CARÁCTER: COMÚN A LA RAMA DE INGENIERÍA TITULACIÓN: GRADUADO/A EN INGENIERÍA ELÉCTRICA POR LA UPM TIPO: OBLIGATORIA CURSO: SEGUNDO SEMESTRE: TERCERO CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 1 de 12

2 DEPARTAMENTO INGENIERÍA MECÁNICA Y CONSTRUCCIÓN COORDINADOR Luis Lorenzo Gutiérrez PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico Teresa Aguinaco Castro B-136 t.aguinaco@upm.es Carmen Fonseca Valero B-137 carmen.fonseca@upm.es Luis Lorenzo Gutiérrez B luis.lorenzo@upm.es Almudena Ochoa Mendoza B-136 almudena.ochoa@upm.es Antonio Martín Nuñez B antonio.martinn@upm.es Ricardo García Ledesma B ricardo.garcia.ledesma@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS *Matemáticas Básicas *Física aplicada a la ingeniería *Química General *Expresión Gráfica *Informática *Capacidad de análisis y síntesis *Resolución de problemas *Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica *Estimación y programación del trabajo *Capacidad de trabajar en un equipo interdisciplinar GUÍA DE APRENDIZAJE Página 2 de 12

3 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CG1 CE1 CG2 CG3 CG4 CG5 CG6 CE2 CE3 CE4 Potenciar en el alumno la capacidad de conocimiento sobre la estructura cristalina de la materia.. Capacitar al alumno para que pueda aplicar los conocimientos adquiridos al reconocimiento e identificación de las diferentes estructuras cristalinas, representación de planos y direcciones en los diferentes sistemas cristalinos a partir de la notación utilizada por Miller.. Ayudar al alumno a comprender los fundamentos y propiedades derivadas de los materiales metálicos.. Potenciar los conocimientos sobre los distintos constituyentes que pueden aparecer en las aleaciones entre metales o entre metales y metaloides. Potenciar en el alumno el interés por conocer las transformaciones que tiene lugar en las aleaciones, durante el enfriamiento lento desde el estado líquido hasta la temperatura ambiente. Potenciar en el alumno la capacidad para adquirir conocimientos amplios y precisos sobre las aleaciones hierro-carbono. Conocer los fundamentos teóricos de las distintas familias de materiales metálicos que podrá utilizar adecuadamente en el ejercicio de su profesión. Adquirir conocimientos generales sobre los distintos materiales disponibles en ingeniería así como mejorar la capacidad para elegir los materiales más adecuados para cada aplicación. Capacitar al alumno para que pueda adquirir conocimientos sobre distintos materiales: metálicos, cerámicos, poliméricos y compuestos. Así como su microestructura, propiedades, tratamientos y ensayos que se les realizan a los distintos tipos de materiales. Capacitar al alumno en la adquisición de destrezas en la resolución de los distintos problemas que se le pueden plantear, en relación con el uso de los distintos materiales en las distintas aplicaciones. Código RA-01 RA-02 Ra-03 Ra-04 Ra-05 Ra-06 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA de los fundamentos teóricos de la moderna ciencia e ingeniería de los materiales. de las estructuras específicas de los diferentes materiales, así como sus posibles aplicaciones o limitaciones en el uso de cada uno de ellos. de los fundamentos de los diferentes ensayos: objeto, campo de aplicación y equipos empleados. s básicos sobre el uso y aplicaciones industriales de los diferentes materiales, en el campo de la Ingeniería Industrial. Conocer las posibilidades de mejora de los diferentes materiales y adquirir las competencias necesarias para la resolución de los distintos problemas que se pueden plantear en el futuro ejercicio de la profesión. Conocer las diferentes familias de materiales así como los parámetros de diseño y métodos de procesado de los mismos. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 3 de 12

4 CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 1: El estado cristalino Tema 2: El estado metálico Tema 3: Naturaleza y constituyentes de las aleaciones Tema 4: APARTADO 1.1 Sustancias cristalinas. 1.2 Diversos tipos de cristales. Sistemas cristalinos Determinación de la constante reticular. Ecuación de Bragg. 1.4 Índices de Miller de rectas y planos. 1.5 Isomorfismo, polimorfismo y alotropía. 1.6 Proceso de cristalización. Defectos en las redes cristalinas. Huecos, inserciones y dislocaciones. 2.1 Redes cristalinas de los metales. 2.2 Nube electrónica. Fuerza y energía de cohesión de los metales. 2.3 Red cúbica centrada, cúbica centrada en las caras y hexagonal compacta. 2.4 Índice de coordinación. Radios atómicos. Densidad atómica: teórica lineal y superficial. Factor de empaquetamiento en los diversos sistemas. 2.5 Direcciones y planos de máxima densidad atómica en cada sistema y propiedades que se derivan. 2.6 Sistemas de deslizamiento. Planos compactos. 2.7 Estructura macroscópica en los metales. Solidificación de un metal puro. Macro y microestructuras. 2.8 El grano. Tamaño de grano. Bordes de grano. Factores que regulan el tamaño de grano y propiedades que se derivan. 3.1 Disolvente y soluto. 3.2 Concentración de las aleaciones en masa, volumen y atómos. 3.3 Soluciones sólidas por sustitución. Leyes de Hume-Rothery. 3.4 Soluciones sólidas por inserción. Relación del tamaño de los átomos. Propiedades de cada tipo de solución. 3.5 Saturación. Fases intermedias. Compuestos intermetálicos e intersticiales. Carburos. 4.1 Fases, componentes y constituyentes. Indicadores de logro relacionados L-01 / 02 L-01 / 02 L-03 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 4 de 12

5 Diagramas de equilibrio de las aleaciones binarias. Diagrama Fe- Fe 3 C Tema 5: Metales y aleaciones Tema 6: Materiales cerámicos y vidrios Tema 7: Materiales conductores, semiconductores 4.2 Equilibrio termodinámico de un sistema. Varianza o grados de libertad. Regla de las fases. Principio de Le Chatelier y van Thoff. 4.3 Velocidad de transformación. Curvas de enfriamiento. Solubilidad parcial. 4.4 Diagrama de metales totalmente solubles en estado sólido. Difusión en los cristales obtenidos. 4.5 Diagrama con solubilidad total en estado líquido e insolubilidad total en estado sólido. Eutécticos y sus propiedades. 4.6 Diagrama con solubilidad parcial en estado sólido. Fases y constituyentes en cada zona del diagrama. Diagrama con peritécticos. 4.7 Transformaciones en estado sólido. Diagrama con eutectoide y peritectoide. 4.8 Diagrama con compuestos intermetálicos y fases intermedias. Reglas de Portevin. 4.9 Constitución cristalina del hierro. Diagrama de las aleaciones hierro-carburo de hierro. Fases y constituyentes: austenita, ferrita, perlita, ledeburita, martensita y bainita. Propiedades de estas fases y constituyentes Metales. Metales ligeros y metales no ligeros. 5.2 Aluminio: propiedades y aplicaciones. 5.3 Magnesio, Berilio y Titanio: propiedades y aplicaciones de estos metales. 5.4 Cobre: propiedades y aplicaciones. 5.5 Bronces y latones: clasificación y propiedades. 6.1 introducción. 6.2 Estructuras cristalinas de materiales cerámicos sencillos: estructura del tipo AX, A m X p, A m B n X p. Cerámicas formadas por silicatos. Imperfecciones en las estructuras cristalinas. 6.3 Diagramas de fases en los materiales cerámicos. Cerámicas funcionales de ingeniería. Propiedades de los cerámicos industriales: propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y electrónicas. Propiedades magnéticas. Introducción al procesado. 6.4 Cermets. Materiales metalocerámicos. 6.5 Vidrios, propiedades de los vidrios y conformado del vidrio. Cerámicas vítreas. 7.1 Conductividad eléctrica. Conducción electrónica 7.2 Modelo de bandas de energía y conductividad eléctrica. L-02 / 03 / 04 L-05 L-02 / L03 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 5 de 12

6 y aislantes Tema 8: Materiales magnéticos y materiales superconductores Tema 9: Materiales poliméricos Tema 10: Materiales compuestos 7.3 Movilidad de los electrones. Conducción eléctrica en metales. L Semiconductores intrínsecos. Mecanismo de conducción eléctrica en semiconductores intrínsecos. Fabricación de semiconductores de gran pureza. Difusión y consideraciones sobre la difusión. Leyes de Fick 7.5 Semiconductores extrínsecos. Difusión de impurezas en obleas de silicio. 7.6 Comportamiento dieléctrico. Rigidez dieléctrica. Materiales dieléctricos. Aislantes de Mott. 8.1 Campos magnéticos y magnitudes. Tipos de magnetismo. Dominios ferromagnéticos. 8.2 Materiales magnéticamente blandos y materiales magnéticamente duros. 8.3 El estado superconductor. Propiedades magnéticas de los superconductores. L-07 / Flujo de corriente y campos magnéticos en superconductores. Aplicaciones. 9.1 Introducción. 9.2 Unidad estructural. Grado de polimerización. Peso molecular y polidispersidad. L Clasificación de los polímeros. Estructura química y física. Propiedades tecnológicas y aplicaciones. 9.4 Comportamiento de los polímeros termoplásticos, elastómeros y termoestables. 9.5 Aditivos y formulación. 9.6 Conformado de polímeros. Tipos y selección Generalidades Compuestos reforzados con fibras. Cargas y aditivos. Matrices y tipos de L-10 fibras. Fabricación y características. Presentaciones industriales. Práctica 1: Ensayos de dureza Dureza Brinell, normativa. Dureza Poldi. Dureza Vickers, normativa. Dureza Rockwell, normativa. Ensayos dinámicos: pendular, Shore, etc. L-02 / 03 / 05 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 6 de 12

7 Práctica 2: Ensayo de tracción Práctica 3: Ensayos de caracterización de polímeros Ensayo de tracción de aceros a temperatura ambiente. Normativa, diagrama esfuerzos deformaciones, símbolos, escalas, etc. Cálculo de deformaciones. Tensión ingenieril y tensión verdadera. Ley de semejanza o ley de Barba. Ensayo de dureza Shore. Ensayo de tracción y ensayo para la medida del esfuerzo de relajación. L-04 / 06 L-09 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 7 de 12

8 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA CLASES PROBLEMAS Sesiones académicas teóricas, clases magistrales en las que se planteará la participación activa de los alumnos. Sesiones académicas teóricas con participación activa de los alumnos. PRÁCTICAS Sesiones académicas prácticas e interactivas. TRABAJOS INDIVIDUALES Actividades personales dirigidas. TRABAJOS EN GRUPO TUTORÍAS OTROS Sesiones en grupos reducidos en los que los alumnos expondrán dudas y cuestiones al profesor. Presenciales y/o virtuales. Las presenciales se realizarán en los horarios establecidos. Otro trabajo personal autónomo. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 8 de 12

9 RECURSOS DIDÁCTICOS BIBLIOGRAFÍA Fundamentos de Ciencia e Ingeniería de materiales. Smith, W.F., Madrid, McGraw Hill, Tercera edición Introducción a la Ciencia e Ingeniería de de los Materiales, Vol. 1 y 2. Callister, W.D., Barcelona, Reverte, Ciencia e Ingeniería de los Materiales, J.M. Montes, F.G. Cuevas y J. Cintas, Madrid, Ediciones Paraninfo, S. A., Ciencia de los materiales: Teoría, ensayos, tratamientos. Coca Rebollero, P. y Rosique Jiménez, J., Madrid, Pirámide, Introducción a la Ciencia de Materiales para ingenieros. Shackelfor, J.F., Madrid, Prentice Hall, D.L., Introducción al conocimiento de materiales. Barroso Herrero, S.; Ibáñez Ulargui, J., Publicaciones UNED, Polímeros. Areizaga, J; Cortázar, J.M; Iruin, J.J., Madrid, Síntesis, 2000 Materiales plásticos: Propiedades y Aplicaciones, Rubin, I.I., México, Limusa cop Materiales compuestos, Hull, Derek, Barcelona, Reverté, RECURSOS WEB - Materiales impresos - Laboratorio de ensayos mecánicos EQUIPAMIENTO - Laboratorio de ensayos nos destructivos - Material audiovisual (transparencias, presentaciones en Power Point y vídeos) - Enseñanza asistida por ordenador GUÍA DE APRENDIZAJE Página 9 de 12

10 CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS 1ª Tema 1 (T y P) Sept. 2ª Tema 2 (T y P) Práctica 1 Trabajo Control Temas 1 y ª Tema 3 (T y P) Práctica 1 Trabajo Oct. 2ª Tema 4 (T y P) Práctica 2 Trabajo Control Temas 3 y ª Temas 5/6 Práctica 2 Trabajo Nov. 2ª Temas 7/ Trabajo Control Temas 5 y ª Temas 9 Práctica 3 Trabajo Control Temas 7 y Dic. 2ª Tema 10 Práctica 3 Trabajo Control Temas 9 y ª Examen final Ene. 2ª Examen final GUÍA DE APRENDIZAJE Página 10 de 12

11 SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN Ref INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: LO-01 Conocer el orden y la disposición atómica característica de los sólidos cristalinos. Comprender la nomenclatura de Miller aplicada a los diferentes sistemas. LO-02 Adquirir conocimientos claros y precisos sobre las principales redes de los materiales metálicos y de las propiedades que de ellas se derivan. LO-03 Conocer la naturaleza de las diferentes fases y constituyentes que se presentan en las aleaciones, así como sus peculiaridades. LO-04 Conocer conceptos fundamentales de los procesos de transformación relacionados con el desarrollo de las transformaciones que se producen durante el proceso de solidificación y enfriamiento en diferentes aleaciones. Aplicar los conocimientos adquiridos al diagrama de equilibrio de fases Fe- Fe 3 C. LO-05 Conocer las características y propiedades de los principales metales y aleaciones utilizados en ingeniería. LO-06 Conocer los diagramas de fase propios de los materiales cerámicos y los principales compuestos presentes en estos materiales. LO-07 Conocer las propiedades funcionales de los principales materiales utilizados en la ingeniería eléctrica y electrónica industrial. LO-08 Conocer el comportamiento de los materiales en presencia de campos magnéticos, así como las características de los materiales superconductores y la influencia de la temperatura en la conductividad de los materiales. LO-09 Conocer la estructura de los polímeros así como sus características mecánicas y termoplásticas. LO-10 Conocer la estructura y propiedades de los materiales compuestos así como sus principales aplicaciones en ingeniería. RA-01 RA-02 RA-02 RA-05 Ra-04 Ra-06 Ra-06 RA-01 Ra-01 Ra-01 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 11 de 12

12 EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA) PESO EN LA BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR CALIFICAC IÓN EC: Evaluación Continua Aula 30% EF: Examen Final Aula 60% PL: Prácticas de Laboratorio Laboratorio 10% CRITERIOS DE CALIFICACIÓN - La calificación final de la asignatura (CF) será la resultante de la evaluación continua realizada a lo largo de la docencia presencial (30%), la realización y evaluación de las prácticas de laboratorio (10%) y el examen final (60%). Los criterios con los que se procederá a evaluar a los alumnos incluirán el nivel de aprendizaje alcanzado de los contenidos teóricos de la asignatura, las capacidades mostradas para aplicar esos contenidos, la resolución creativa de problemas propuestos y las destrezas mostradas para la interacción con los profesores y sus compañeros durante todo el proceso de enseñanza-aprendizaje. - Las notas de las diferentes actividades evaluables se calificarán en una escala de 0 a 10 puntos. - Para aprobar la asignatura será necesario cumplir las siguientes condiciones: Nota EC 4 y nota EF 4 y nota PL 4 y CF 5 - La Evaluación Continua valorará: los trabajos individuales, las actividades grupales y la realización de ejercicios en el aula. Notas: 1. El Cronograma que se presenta en la GA se ha programado para el caso de 15 semana lectivas presenciales en el semestre. Si las circunstancias del curso académico impiden llegar al máximo de semanas propuesto, la programación presentada se ajustará a las semanas, por la Subdirección de Ordenación Académica del Centro, redistribuyendo la programación presentada y cumpliendo con los objetivos de aprendizaje presentados en esta Guía. 2. Para los alumnos que deseen seguir el modelo de evaluación mediante sólo prueba final y para las convocatorias extraordinarias se realizará exclusivamente un examen escrito, que podrá contener preguntas de desarrollo y/o demostraciones y/o ejercicios numéricos. La calificación final será la obtenida en este examen. En todo caso, para aprobar la asignatura será imprescindibles haber realizado y aprobado las prácticas de laboratorio. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 12 de 12