Nombre de la asignatura: Propiedades de los materiales I. Carrera : Ingeniería Mecánica. Clave de la asignatura: MCC-9337.

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1 Nombre de la asignatura: Propiedades de los materiales I. Carrera : Ingeniería Mecánica Clave de la asignatura: MCC-97 Clave local: Horas teoría horas practicas créditos: UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA A) RELACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO ASIGNATURAS ANTERIORES TEMAS ASIGNATURAS POSTERIORES TEMAS B) APORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO Ninguno..- S GENERALES DEL CURSO Que el alumnado conozca la estructura, propiedades, clasificación, obtención y uso de los materiales más utilizados en la industria para que pueda entre todos ellos elegir los más convenientes tanto económica, como mecánicamente para una aplicación determinada. Dentro del programa se analizan materiales metálicos, cerámicos y polímeros haciendo énfasis en su estructura cristalográfica, defectos estructurales, clasificación, obtención y dando ejemplos de sus posibles aplicaciones. - -

2 4.-TEMARIO NUMERO TEMAS SUBTEMAS I Principios Fundamentales de la Estructura Cristalina de los Materiales.. Enlaces de sólidos... Enlace metálico... Enlace de Van-Der Waals... Enlace ióníco...4 Enlace covalente.. Estructura cristalina... Sistemas cristalográficos... Estructuras cristalográficas... Alotropía.. Planos cristalinos... Dirección en La celda... Planos en una celda unitaria... Notación para planos...4 Importancia del índice de Miller. II Propiedades Generales de los Materiales.. Propiedades físicas... Color... Brillo... Densidad.. Propiedades mecánicas... Ductilidad... Elasticidad... Maleabilidad...4 Plasticidad...5 Tenacidad...6 Resistencia...7 Fragilidad...8 Dureza.. Propiedades térmicas, eléctricas y químicas... Calor especifico... Conductividad térmica... Dilatación térmica...4 Conductividad...5 Resistividad...6 Constante dialéctica relativa...7 Propiedades básicas y ácidas...8 Propiedades reductoras y oxidantes. - -

3 III Imperfecciones Estructurales y Movimiento Atómico.. Fases Impuras.. Imperfecciones cristalinas... Defectos puntuales... Vacantes... Defecto de Schottky...4 Defecto de Frankdel...5 Átomos de impureza intersticial...6 Átomos de impureza substitutos.. Defectos lineales... Dislocación... Dislocación de borde... Dislocación de tornillo...4 Densidad de dislocación..4 Defectos Superficiales..4. Frontera de grano..4. Falta de ampliamiento..4. Otras imperfecciones..5 Movimientos atómicos..5. Mecanismo de difusión..5. Mecanismo de vacantes..5. Mecanismo intersticio[..5.4 Difusión de anillos..5.5 Auto Difusión..5.6 Difusión de Las fronteras de grano..5.7 Difusión en sólidos no metálicas. IV Fases Metálicas y sus Propiedades 4. Metales de fase simple. 4.. Solución sólida substitucional. 4.. Solución sólida intersticial. 4. Comportamiento mecánico. 4.. Deformación elástica. 4.. Deformación plástica. 4.. Fortalecimiento de Los metales Faltas mecánicas. 4. Comportamiento eléctrico térmico y químico de los metales. 4.. Resistividad de los metales. 4.. Conductividad de los metales. 4.. Propiedades térmicas de Los metales Propiedades químicas de Los metales. - -

4 V VI Materiales orgánicos y sus propiedades. 5. Mecanismos de polimerización y estructuras polímeras. 5.. Polimerización por adición. 5.. Polimerización por condensación. 5.. Polímeros Lineales Polímeros ramificados Polímeros de estabón cruzado Polímeros escalonados. 5. Termoplásticos. 5.. Polietileno. 5.. Polipropileno. 5.. Cloruro de polivinilo (PVC) Politetraflouretileno (Teflón) Poliestireno Acrílico Poliamidas y poliesteres Elastómeros y cauchos sintéticos Siliconas. 5. Polímeros termoendurecibles ó termoestables. 5.. Materiales económicos. 5.. Materiales aminoformaldehidos. 5.. Materiales epóxicos. 5.4 Propiedades y aplicaciones de los plásticos Resistencia a la tracción Porcentaje de alargamiento Dureza Módulo de elasticidad. Materiales Cerámicos. 6. Enlace de materiales cerámicos. 6.. Estructuras AX". 6.. Estructuras AMP. 6.. Estructuras AmXp Estructuras de los silicatos. 6. Defectos en las estructuras cerámicas. 6.. Defectos puntuales. 6.. Defectos superficiales. 6. Propiedades y aplicaciones de las cerámicas. 6.. Propiedades térmicas. 6.. Propiedades eléctricas y magnéticas APRENDIZAJES REQUERIDOS. - Química. - Teoría atómica. - Periodicidad Química. - Enlace Química. - Nomenclatura en química inorgánica. - Termo física y Termoquímica.. - Resistencia de Materiales. - Fractura frágil. - Fractura dúctil

5 - Fatiga. - Fluencia.. - Termodinámica. - Conversión de temperatura. - Definición de calor específico. - Definición de trabajo. - Conversión de unidades de calor. - Definición de conductividad térmica Electricidad y Magnetismo. - Resistencia, resistividad y conductividad. - Ley de ohm. - Capacitancía y capacitores SUGERENCIAS DIDÁCTICAS - Elaborara modelos didácticos de enlaces de sólidos como enlace metálico, de Van-Der-Waals, iónico, covalente. - Elaborara una síntesis de sistemas cristalográficos y estructuras cristalográficas. - Elaborara un resumen de imperfecciones cristalinas con ejemplos de defectos puntuales, defecto de Schottky, defecto de Frankdel, efectos lineales. - Realizar pruebas de laboratorio para determinar Las propiedades físicas, mecánicas, químicas, eléctricas y térmicas a diferentes materiales. - Solucionar problemas en Los que permitan comparar Las propiedades entre diferentes materiales con el fin de elegir los adecuados a una necesidad específica. - Realizara revisión bibliográfica de materiales. Polímeros, materiales cerámicas y materiales compuestos 7. - SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN - Informe de trabajos realizados extraclases. - Entrega de reportes de prácticas realizadas durante el curso. - Entrega de resultado de ensayos y materiales. - Revisión de problemas asignados. - Participación y asistencia durante el desarrollo del curso. Nota: Los puntos 6 y 7 deberán ser desarrollados y/o enriquecidos en Las academias correspondientes en conjunto con el departamento de desarrollo académico

6 8 UNIDADES DE APRENDIZAJE NUMERO DE UNIDAD: I NOMBRE DE LA UNIDAD: PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS MATERIALES. Conocerá los diferentes tipos de enlaces y las estructuras cristalográficas de materiales metálicos y no metálicos y así como sus planos cristalinos.. Dada una lista de materiales catalogarlos como metálicos, cerámicos, plásticos o compuestos. Revisara una tabla periódica de elementos como metales, no metales e intermedios entre metal y no metal.. Investigara las propiedades generales correspondientes a cada uno de los enlaces.. Investigara por lo menos tres materiales que correspondan a cada una de las estructuras cristalográficas..4 Investigara los materiales que presenten cambios alotrópicos y cuáles son los cambios estructurales que presentan..5 Dadas algunas estructuras cristalográficas determinara las direcciones para cada uno de sus átomos y Los planos, así como las familias de Las direcciones y familias de planos Investigara la posible relación del índice de Miller en la determinación de La densidad, planar, anisotropía e isotropía NUMERO DE UNIDAD: II NOMBRE DE LA UNIDAD: PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES. Conocerá las propiedades físicas, mecánicas, térmicas, eléctrica y químicas, mediante prueba, ensayos y análisis de laboratorio con diferentes materias usados en procesos de manufactura.. Dada un conjunto de materiales localizarlos haciendo énfasis en Las características físicas que permitieron su identificación.. Mediante pruebas de laboratorio con diferentes materiales comprobar las propiedades mecánicas de los materiales y comparar los resultados con cálculos matemáticos para una mejor comprensión de éstos

7 . Mediante la solución de problemas varios aprender el cálculo escalar de las propiedades y por ensayo de laboratorio comprobar las propiedades en materiales diversos NUMERO DE UNIDAD: III NOMBRE DE LA UNIDAD: IMPERFECCIONES ESTRUCTURALES Y MOVIMIENTO ATOMICO. Conocer todo tipo de defectos que se presentan en los diferentes materiales empleados y su movimiento atómico.. Comprenderá aún que el concepto de cristal imperfecto no es comprobable si se puede determinar el efecto cuando los cálculos matemáticos de algunas propiedades no corresponden a los resultados obtenidos durante un ensayo práctico.. investigara en que consiste cada uno de los defectos enumerados - como puntuales como ayuda de diagramas. Mediante problemas con - materiales diversos y variando las temperaturas determinar las concentraciones de vacantes.. Investigara los efectos de las dislocaciones en Las propiedades de los materiales..4 Mediante ejemplos matemáticos determinara la densidad de dislocación que se puede tener en un latice cristalino..5 Investigara los efectos de los defectos superficiales en las propiedades de los materiales..6 investigara en qué consiste el análisis de interceptación y mediante su aplicación determinara el tamaño de grano para un material..7 Mediante ejemplos matemáticos determinara el número de vacantes en el área de un metal a determinada temperatura..8 investigar como sucede la difusión en materiales no metálicos

8 .9 Investigara la influencia de la difusión en las propiedades de los materiales. NUMERO DE UNIDAD: IV NOMBRE DE LA UNIDAD: FASES METALICAS Y SUS PROPIEDADES Conocerá los tipos de solución de metales de fase simple y su comportamiento mecánico, eléctrico, térmico y químico de los metales. 4. Extrayendo los elementos metálicos de La tabla periódica, investigar su estructura cristalina y formar con ellos aleaciones indicando su tipo y características. 4. Elaborara una tabla de elementos metálicos e investigara para cada material el peso específico, conductividad térmica, temperatura de fusión, módulo de Young, coeficiente de dilatación, resistividad, coeficiente de Poisson y estructura cristalina Resolver problemas varios en los cuales se comparen propiedades entre materiales diferentes con el fin de elegir los más adecuados a una necesidad específica. NUMERO DE UNIDAD: V NOMBRE DE LA UNIDAD: FASES METALICAS Y SUS PROPIEDADES Describirá los tipos de mecanismos de Polimerización y estructuras, así como Las propiedades, aplicaciones de los termoplásticos y termoendurecibles. 5. Explicara los mecanismos de polimerización y estructuras de los diferentes polímeros. 5. Explicara la clasificación de los termoplásticos. 5. Investigara los catalizadores más usados para las reacciones de polimerización. 5.4 Realizara en el Laboratorio reacciones de polimerización usando algunos catalizadores Investigara las características generales de los polímeros para cada una de Las clasificaciones de solidificación

9 5.6 Investigara de acuerdo con la clasificación, las propiedades de cada uno haciendo un Listado de ellas incluyendo su conformación de cadena y los aditivos que se utilizan, así como sus aplicaciones. 5.7 Investigara las características para cada una de Las clasificaciones haciendo una lista de ellas en la que se incluya la conformación de cadena y sus aplicaciones. 5.8 Mediante ejemplos matemáticos calculara propiedades para los plásticos a diferentes temperaturas y comparar con cálculos hechos para metales en iguales condiciones. NUMERO DE UNIDAD: VI NOMBRE DE LA UNIDAD: FASES METALICAS Y SUS PROPIEDADES Conocerá y aplicar los mecanismos de polimerización y estructuras polímeras de Los materiales termoplásticos y termoendurecibles, así como sus propiedades. 6. Investigara para cada una de las estructuras propuestas por lo menos 0 compuestos y mediante diagramas ejemplificar su estructura cristalina. 6. Investigara el significado del concepto "Número de Coordinación". 6. Mediante ejemplos matemáticos calcule No. De coordinación. 6.4 Resolverá problemas para determinar el número de vacantes en un cerámico de composición dada. 6.5 Investigara Los efectos de las vacantes en las propiedades de las cerámicas Dados compuestos cerámicas investigar sus aplicaciones y Las ven- tajas de éstos en comparación con otros materiales. 6.7 Elaborara una tabla con las propiedades de las cerámicas más usados en La Industria Metalmecánica y Electrónica

10 9. - BIBLIOGRAPHER RICHARD A. FLIN, PAUL K. TROJAN MATERIALES DE INGENIERIA Y SUS APLICACIONES ED. MC. GRAW-HILL DE MEXICO,S.A. DE C.V. EDICION 985. PETER A. THORNTON, VITO J. COLAGENO CIENCIA DE MATERIALES PARA INGENIERIA ED. PRINTICE-HALL HISPANOAMERICANA, S.A. EDICION 985 DONALD R. ASKELAND CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES ED. GRUPO EDITORIAL IBEROAMERICANA EDICION 987 LAWRENCE H. VAN VLACK TECNOLOGIA DE MATERIALES ED. REPRESENTACIONES Y SERVICIOS DE INGENIERIA S.A. EDICION 984 V.B. JOHN CONOCIMIENTOS DE MATERIALES EN INGENIERIA ED. GUSTAVO GILI, S.A. EDICION 976 A.P. GULIAEV METALOGRAFIA, ED. MIR-MOSCU EDICION 98 (TOMO Y ) JACORO GOMEZ LARA, MANUEL PEREZ AMADOR ENLACE QUIMICO ED. EDICOL, S.A. ASOCIACION NACIONAL DE UNIVERSIDADES E INSTITUTOS DE ENSEÑANZA SUPERIOR EDICION PRACTICAS PROPUESTAS - Determinara la distancia interplanar utilizando la técnica de difracción de rayos X. - Determinara La dureza Rockwett Brinett y Vicker en diferentes materiales. - Determinara el modulo de residencia en materiales ferrosos y no ferrosos. - Determinara el coeficiente de dilatación en materiales ferrosos y no ferrosos. - Determinara La homogeneidad de una aleación mediante métodos de ultrasonido. Determinara la homogeneidad de una aleación mediante el método de rayos "X. - Determinara mediante el uso del diagrama esfuerzo-deformación obtenido en un ensayo de tensión de un material dúctil - límite elástico, - límite de proporcionalidad - limite de cadencia, - ultima resistencia y - Límite de ruptura, así como - identificara la zona de deformación elástica y zona plástica. En este punto, se deberán elaborar las Guías de Prácticas con base en la metodología oficial emitida, para tal efecto