INGENIEROS INDUSTRIALES

Transcripción

1 ASIGNATURA: FUNDAMENTOS DE CIENCIA DE MATERIALES CÓDIGO: 4056 DEPARTAMENTO: INGENIERÍA MECÁNICA Y MATERIALES ÁREAS DE CONOCIMIENTO: CIENCIA DE LOS MATERIALES Y METALURGIA DESCRIPTORES DEL BOE: Estudio de Materiales: metálicos, cerámicos, polímeros y compuestos. Técnicas de obtención y tratamiento. Comportamiento en servicio. Curso: 2A Troncal Créditos: 6.25 OBJETIVOS GENERALES Abordar la presentación coherente de las relaciones entre las propiedades del material: mecánicas, eléctricas, térmicas, etc. y su caracterización (determinación y cuantificación de las propiedades), con los fenómenos atómicos y estructurales que justifican su comportamiento; describiendo los diferentes tipos de materiales: metales y aleaciones, cerámicos, polímeros, semiconductores y compuestos. Obj.1 Obj.2 Obj.3 Obj.4 Obj.5 Obj.6 Obj. Obj.8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. CAPACIDADES Y DESTREZAS Relacionar estructura, propiedades y aplicaciones de los materiales. Obtener los diferentes indicadores de propiedades mecánicas en los materiales. Comprender la estructura de los materiales y causas de su comportamiento Comprender los diferentes mecanismos de endurecimiento y su aplicación en la mejora o modificación de las propiedades. Analizar las propiedades físicas de los materiales en su aplicación eléctrica como conductores y/o aislantes. Analizar el comportamiento magnético y térmico de los materiales. Adquirir criterios para la selección de los diferentes materiales metálicos, poliméricos o cerámicos. Introducir el problema de la degradación de los materiales y técnicas preventivas. CONTENIDOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA Nº Nombre y breve descripción de cada Unidad Temática Obj. específico asociado Materiales para ingeniería. Familias y tipos. Características generales. Propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, térmicas, ópticas. Indicadores de propiedades resistentes. Ensayos de tracción, flexión y compresión. Fluencia a alta temperatura. Tenacidad y residencia. Dureza. Fatiga. Estructura de los materiales. Celdas unitarias. Cristalinidad. Defectos en las redes. Dislocaciones. Bordes de grano, formas, distribución y tamaños. Endurecimiento por aleación. Diagramas de equilibrio. Solubilidad total. Difusión. Estructuras polifásicas. Transformaciones eutécticas y eutectoides. Endurecimiento por acritud. Control del tamizo de grano. Efectos de la temperatura. Recristalización. Endurecimiento por transformación de fases en estado sólido. Tratamientos térmicos. Transformaciones martens íticas y bainíticas. Endurecimiento por precipitación. Propiedades eléctricas. Conductividad eléctrica. Teoría de bandas. Conductores y semiconductores. Efectos de la aleación. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Variables de influencia. Tipos y criterios de selección. Indicadores. 1 1 y 2 1 y 3 3 y 4 3 y 4 4 3, 5 y

2 Aisladores y dieléctricos. Indicadores. Características estructurales. Efectos de la temperatura. Efectos ambientales. Efectos de la frecuencia. Tipos, aplicaciones y criterios de selección. Características térmicas de los materiales. Conductividad térmica. Calor específico. Efectos de la estructura. Materiales para aislamiento. Refractarios. Propiedades ópticas. Emisividad. Reflectividad. Criterios de selección. Materiales magnéticos. Indicadores. Caracterización. Dominios magnéticos. Chapas y materiales magnéticos blandos. Imanes permanentes. Ferritas cerámicas. Criterios de selección. Aleaciones para ingeniería. Aceros. Fundiciones. Aleaciones base cobre. Aleaciones ligeras base aluminio y titanio. Aplicaciones. Criterios de selección. Materiales cerámicos para ingeniería. Hormigón. Porcelanas. Vidrios. Refractarios. Cerámicas estructurales. Aplicaciones. Criterios de selección. Polímeros y compuestos para ingeniería. Termoplásticos. Termoestables. Elastómeros. Características y estructuras tipo. Aplicaciones. Criterios de selección. Corrosión y deterioro de materiales. Fundamentos de corrosión. Estabilidad de polímeros. Procesos de desgaste y roturas. Comportamiento en servicio. Prevención de fallos. 5 y 6 y 3, 6 y 8 PRÁCTICAS DE LABORATORIO O INFORMÁTICAS Dedicación Título y breve descripción. del alumno PRACTICA nº 1: CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MATERIALES Ensayo de tracción. Ensayo de fluencia a temperatura ambiente. Ensayo de flexión. Medidas de dureza. Ensayo de resiliencia. Péndulo Charpy. Ensayo de fatiga PRACTICA nº 2: ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES Preparación materialográfica. Determinación del tamaño de grano. Discriminación de fases mediante medidas de microdureza. Difracción de rayos X. PRACTICA nº 3: CONFORMACIÓN DE LA MICROESTRUCTURA DE LOS MATERIALES. RECOCIDO CONTRA ACRITUD Proceso de endurecimiento por deformación. deformación por deslizamiento. Proceso de endurecimiento por deformación. Deformación por maclado. Causas del endurecimiento por deformación. Recocido contra acritud. Efecto en las mecánicas del recocido contra acritud. Obtención de piezas mediante procesos de deformación plástica en caliente y frío. Observación de estructuras de forja PRACTICA nº 4: ENDURECIMIENTO POR ALEACIÓN: SOLUBILIDAD TOTAL Y PARCIAL EN ESTADO SÓLIDO. Solidificación de metales puros. Influencia de los afinadores de grano. Solidificación de aleaciones. Solidificación industrial de una aleación. Recocido de homogeneización. Transformación eutéctica. Sobre las características mecánicas de las aleaciones con transformación eutéctica. PRACTICA nº 5: ENDURECIMIENTO POR TRANSFORMACIÓN DE FASE EN ESTADO SÓLIDO. ENVEJECIMIENTO. EUTECTOIDE Sobre el proceso de endurecimiento por precipitación. Sobre la transformación eutectoide. Sobre el diagrama Fe-C. PRACTICA nº 6: ENDURECIMIENTO POR TRANSFORMACIÓN DE FASES. TRANSFORMACIÓN MARTENSÍTICA Y REVENIDO. Obj. específico asociado 2 1 y y y y

3 Sobre la transformación perlítica y bainítica. Estudio de la transformación martensítica. Sobre el revenido. PRACTICA nº : COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO DE MATERIALES. Influencia de los mecanismos de endurecimiento en la conductividad de los metales. Observación de componentes electrónicos. PRACTICA nº 8: COMPORTAMIENTO DIELÉCTRICO Y AISLANTE DE MATERIALES. Influencia de la frecuencia en la constante dieléctrica del material. Influencia del material aislante. Influencia de la naturaleza del material aislante. PRACTICA nº 9: COMPORTAMIENTO MAGNÉTICO Obtención de indicadores del comportamiento magnético. Efecto de la composición sobre las propiedades magnéticas. Efecto de la estructura del material sobre las propiedades magnéticas. Sobre los procesos de desmagnetización. PRACTICA nº : COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE MATERIALES Sobre la dilatación térmica. Sobre la aplicación en ingeniería de la dilatación térmica. Sobre la conductividad térmica. Sobre el efecto del choque térmico. Preparación ceramográfica. Observación microscópica de materiales cerámicos. PRACTICA nº 11: CORROSIÓN Y PROTECCIÓN DE METALES Observación de piezas corroídas. Medición de potenciales de corrosión. Formación de pilas de corrosión. Velocidad de corrosión. Ensayos de niebla salina. Recubrimientos con películas metálicas. Ensayos de sensibilización de aceros inoxidables austeníticos. PRACTICA nº 12: ALEACIONES PARA INGENIERÍA Obtención de los indicadores del comportamiento resistentes en diferentes aleaciones. Influencia de los elementos de aleación de aleaciones y el tratamiento térmico. Sobre los indicadores relativos. 2 3, 5 y 2 5 y 2 3, 6 y 2 6 y 2 8 1,5 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Fundamentos de ciencia de materiales para ingeniería, tomos I y II; C. Ferrer et al. SPUPV y Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales ; W.F. Smith; Ed. Mc Graw-Hill, 1992 Fundamentos de ciencia de materiales. Cuaderno de ejercicios ; V. Amigó y M.D. Salvador; SPUPV Ciencia e Ingeniería de los Materiales. W.D. Callister, Ed. Reverté, Ciencia e Ingeniería delos Materiales. D.R. Askeland, Ed. Paraninfo, PROFESOR RESPONSABLE VICENTE AMIGÓ BORRÁS

4 Dimensiones Créditos Teoría de aula 3 Seminario Prácticas de aula 0,9 Prácticas de laboratorio SITUACIÓN ACTUAL DE LA ASIGNATURA Metodología de enseñanza aprendizaje asociado a la dimensión (*) Clase magistral. Resolución de problemas. 2,35 Prácticas de laboratorio Carga lectiva para alumno (h) Método de evaluación asociado a la dimensión (**) Prueba escrita preguntas abiertas y test Prueba escrita ejercicios o problemas Trabajos. Memorias prácticas Nota final (%) Actividades Total 6,25 _ horas de 18,5 trabajo alumno _ 0% ,5 6,25 ECTS 49,5 40,5 Dimensiones Créditos Teoría de aula 3 SITUACIÓN DE LA ASIGNATURA REVISADA PARA EL PAEEES Metodología de enseñanza aprendizaje asociado a la dimensión (*) Clase magistral. Trabajo bibliográfico y caso a estudio. Preparación y realización de Seminario Prácticas de aula 0.9 Resolución de problemas. Prácticas de 2.35 Prácticas de laboratorio laboratorio Actividades Carga lectiva para alumno (h) Método de evaluación asociado a la dimensión (**) Prueba escrita de preguntas abiertas y test. Evaluación trabajos Prueba escrita de ejercicios Memoria de prácticas Nota final (%) 40 + horas de Total 6.25 _ 189 trabajo alumno _ 0% ECTS (*) Seleccionar respecto de los siguientes ítem s: Clase magistral, Resolución de problemas y casos, Prácticas de laboratorio, Prácticas de campo, Prácticas externas, Tutorías, Exposición oral del estudiante, Actividades en grupo, Trabajos escritos y proyectos,. (**) Seleccionar respecto de los siguientes ítems: Prueba escrita (preguntas abiertas / test), Prueba oral, Exposición, Prácticas (ejercicios, casos o problemas), Trabajos, Otros. Ingeniero Industrial / Fecha de la última actualización:

5 Observaciones / Condicionantes requeridos: Asignaturas previas que deben cursarse para cubrir los objetivos requeridos en la asignatura: Física, Fundamentos químicos de la ingeniería Relación con objetivos de otras asignaturas dentro del propio curso o en la propia área de conocimiento: Está relacionada con teoría de campos y electromagnetismo en el tema de conductividad y magnetismo, y con elasticidad y resistencia de materiales en la definición de los parámetros resistentes de los materiales, pero no se interfiere con ninguna de ellas. Con la propia área de conocimiento está muy relacionada pues es la base de las asignaturas de Tecnología de Materiales y las de Materiales Específicos. Recursos materiales (aulas, aulas informáticas, laboratorios, equipos audiovisuales): Aula, proyector de transparencias, cañón de proyección, laboratorios de materiales Condicionantes requeridos para la implantación de la asignatura rediseñada (tamaño de grupo, recursos humanos y materiales,...): Se requerirán de los mismos condicionantes que los actuales, con un tamaño de grupo medio de 0-5 alumnos en las clases magistrales, 25 en los seminarios y prácticas de laboratorio.