PROGRAMA DE LA ASIGNATURA "Materiales Cerámicos" Doble Grado en Física y en Ingeniería de Materiales

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1 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA "Materiales Cerámicos" Doble Grado en Física y en Ingeniería de Materiales Departamento de Cristalografía, Mineralogía y Química A. Facultad de Física DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Doble Grado en Física y en Ingeniería de Materiales 2011 Facultad de Física Materiales Cerámicos Obligatoria 4º Cuatrimestral Ciclo: Área: Cristalografía y Mineralogía (Área responsable) Horas : 150 Créditos totales : Departamento: Dirección física: Dirección electrónica: 6.0 Cristalografía, Mineralogía y Química A. (Departamento responsable) FACULTAD DE QUÍMICA, C/ PROFESOR GARCÍA GONZÁLEZ, S/N SEVILLA OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Los objetivos docentes específicos de esta asignatura se centran en el aprendizaje de los siguientes contenidos básicos: Microestructura y clasificación de los materiales cerámicos. Cerámicas funcionales. Cerámicas estructurales. Materiales compuestos cerámicos. Uniones cerámicas. Materiales refractarios y barreras térmicas. Vidrios. Criterios de selección, aplicaciones y normativa. Los resultados del aprendizaje se centrarán en el los siguientes aspectos: Comprender los conceptos fundamentales que definen un material cerámico y vítreo. Describir y comprender las microestructuras de las cerámicas. Conocer y ser capaz de aplicar las diferentes técnicas de caracterización de las materias primas obtención y procesado de los materiales cerámicos y caracterización. Comprender y describir las cerámicas funcionales y técnicas. Entender los principios de formación de los vidrios. Comprender las diferentes propiedades termo mecánicas de los vidrios. Curso de entrada en vigor: 2015/ de 5

2 Entender los procesos de elaboración y procesado de los vidrios. Competencias: Competencias transversales/genéricas Competencias específicas utilización. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Los contenidos se agruparan en 3 bloques: Bloque I: Introducción a la Cerámica. Este primer bloque tiene como objetivo situar a los alumnos ante esta materia proporcionándoles una visión general de la industria cerámica desde sus orígenes hasta la situación actual. Se hará hincapié en los conceptos de material cerámico y proceso cerámico así como de la clasificación de materiales cerámicos. Bloque II: Ciencia Cerámica. En este bloque se estudiarán las materias primas utilizadas para la obtención de los distintos materiales cerámicos así como las técnicas necesarias para caracterizar materias primas cerámicas y productos cerámicos y determinar las propiedades de interés tecnológico en los materiales cerámicos. Bloque III: Tecnología Cerámica. En este último bloque se estudiaran los procesos de fabricación de distintos materiales cerámicos, tales como: cerámicas estructurales, materiales refractarios y barreras térmicas, materiales compuestos cerámicos, cerámicas funcionales, vidrios y vitrocerámicos. También se indicarán los criterios de selección de la materia prima, productos y normativa de calidad. Temario desarrollado Bloque I: Introducción a la cerámica Tema 1.- Cerámica. Conceptos básicos. Historia de la industria cerámica. Definición de material cerámico. Introducción al proceso cerámico. Ciencia y tecnología cerámica. Relaciones con otras ciencias. Tema 2.- Clasificación de los materiales cerámicos según su uso. Criterios de clasificación. Cerámica estructural, alfarería, pavimentos y revestimientos cerámicos, porcelana mesa, artística y sanitaria, refractarios, materiales cerámicos compuestos, cerámicas funcionales, vidrios. Interés económico y perspectivas. Bloque II: Ciencia cerámica Tema 3.- Materias primas para cerámicas y vidrio. Materias primas de origen natural (arcillas y otros materiales, tales como lateritas y bauxitas, talco y pirofilita, vermiculita, grafito, silice, carbonatos). Materias primas cerámicas basadas en óxidos. Tema 4.- Métodos y técnicas experimentales para la caracterización de materiales cerámicos. Difracción de rayos X, Microscopía óptica y Curso de entrada en vigor: 2015/ de 5

3 electrónica, Análisis químico, Análisis térmico. Tema 5.- Propiedades físicas y fisicoquímicas de los materiales cerámicos. Tamaño de partícula. Microfábrica. Porosidad. Área superficial y superficie específica. Sorción. Intercambio iónico. Hidratación. Plasticidad. Suspensiones coloidales. Floculación y defloculación. Reología. Tixotropía. Tema 6.- Efectos térmicos sobre materiales cerámicos. Temperatura de sinterización, gresificación y vitrificación. Diagramas de gresificación. Termodinámica mineral y aplicación de los diagramas de equilibrio de fases. Evolución de la microestructura de equilibrio. Bloque III: Tecnología cerámica Tema 7.- Tecnología cerámica. El proceso de fabricación de alfarería y cerámica estructural. La importancia de los carbonatos en las transformaciones térmicas de las arcillas comunes. Patologías de las piezas cerámicas. Normalización y ensayos Tema 8.- El proceso de fabricación de pavimento y revestimiento. Esmaltes. Transformaciones térmicas en arcillas intermedias: Evolución de la mineralogía con la temperatura. Evolución de la microestructura de equilibrio. Patologías de las piezas cerámicas. Normalización y ensayos Tema 9.- El proceso de fabricación de la porcelana. Evolución de la composición con la temperatura. Propiedades. Normalización y ensayos Tema 10.- El proceso de fabricación de refractarios. Tipos de refractarios y propiedades. Evolución de la composición con la temperatura. Evolución de la microestructura de equilibrio. Normalización y ensayos Tema 11.- Vidrio y Vitrocerámicos. Tipos de productos vítreos. Componentes y composiciones de los productos vítreos. Procesado del vidrio. Propiedades. Materiales vitrocerámicos y el proceso vitrocerámico. Tipos de productos vitrocerámicos. Otros vidrios y vitrocerámicos sinterizados a partir de residuos industriales Tema 12.- Materiales compuestos de matriz cerámica. Función de la fibra en el material compuesto. Función de la matriz en el material compuesto. La anisotropía del material compuesto. Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos Tema 13.- Cerámicas funcionales. Principales productos de cerámica técnica y aplicaciones. Cerámica electrónica. Biocerámica. Materiales cerámicos ferroeléctricos, piezoeléctricos y electroópticos. Tecnologías de producción. TEMARIO PRÁCTICO Unidad Práctica nº 1.- Cerámica estructural. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), propiedades tecnológicas (plasticidad, viscosidad, resistencia mecánica, comportamiento térmico y microestructura). Ensayos de alteración Unidad Práctica nº 2.- Cerámica refractaria tradicional. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), comportamiento térmico (dilatometría, ensayos de cocción, microscopia de alta temperatura, microestructura) Unidad Práctica nº 3.- Carburo de silicio. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), comportamiento térmico (dilatometría, ensayos de cocción, microscopia de alta temperatura, microestructura) ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre AAD con presencia del profesor Metodología de enseñanza-aprendizaje: Se propone como metodología de trabajo la Metodología Investigativa que propone la investigación como estrategia para que los alumnos construyan conocimientos científicos y habilidades profesionales en su formación universitaria. Con esta metodología se se pretende que: a) el alumno es protagonista de su propio aprendizaje; b) la finalidad es el aprendizaje de una disciplina que le sirva para resolver problemas científicos y sociales; c) las sesiones se convierten en teórico-prácticas. Para llevarla a cabo además de las lecciones magistrales integradas, que se emplearan para introducir al alumno sobre nuevos conceptos se utilizaran técnicas complementarias, como son el aprendizaje basado en problemas (ABP o PBL, problem based learning) y el aprendizaje basado en proyectos de investigación colaborativa (PIC). De tal forma que los contenidos se formulan sobre la base de problemas prácticos sociales y/o profesionales, que los alumnos deben de resolver a partir de los conocimientos teórico-prácticos. La implantación de un enfoque de esta naturaleza implica acercar el rol de docente al rol de investigador del profesor universitario, puesto que enseña por medio de la investigación. De este modo, el docente además de transmisor comienza a ser básicamente orientador y tutor del aprendizaje de futuros profesionales. Pero también requiere modificar el rol del alumno, lo que significa abandonar el papel de consumidores de conocimiento universitario para adquirir el papel de constructor de su propio conocimiento mediante un sistema de información recurrente, a través de una estrategia bi-direccional, con lo que se consigue la participación activa del alumno, por medio de la cual aprende una estrategia de trabajo a la hora de enfrentarse a un problema, cosa que le va a ser muy útil en su futuro profesional. Curso de entrada en vigor: 2015/ de 5

4 De tal forma que los contenidos se formulan sobre la base de problemas prácticos sociales y/o profesionales, que los alumnos deben de resolver a partir de los conocimientos teórico-prácticos. Es importante subrayar que el trabajo bibliográfico de los alumnos es fundamental para el desarrollo de un sistema personal de aprendizaje, basado en actividades reguladas por los propios estudiantes, por lo que se incentivará a los alumnos a participar en las clases mediante la presentación de trabajos, individuales o en grupo. Competencias que desarrolla: utilización. Prácticas de Laboratorio Metodología de enseñanza-aprendizaje: Incluyen preparación de muestras, aprendizaje del funcionamiento de equipos, aplicación de técnicas e instrumentos, análisis de los resultados obtenidos, etc. Una vez finalizadas las clases de laboratorio, los alumnos elaborarán un informe detallado de cada una de las unidades prácticas realizadas, presentando un análisis crítico de los resultados obtenidos y las conclusiones alcanzadas. Durante la fase práctica se desarrollaran actividades prácticas relacionadas con los distintos bloques temáticos de la asignatura. Se fomentara la aplicación de técnicas de caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico diferencial, dilatometría, microscopia óptica y electrónica) así como técnicas para la determinación de propiedades de interes tecnológico (mecánicas, térmicas, sistema poroso,...) Competencias que desarrolla: Curso de entrada en vigor: 2015/ de 5

5 utilización. Clases teóricas SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN La evaluación se realizará mediante la realización de exámenes, evaluación continua y prácticas de laboratorio Se contemplan las siguientes actividades para evaluar los resultados de las enseñanzas teóricas y prácticas integrantes del módulo y la consecución de las competencias de éste: Realización de exámenes (60%). Los exámenes tendrán tres partes: tipo test, preguntas de desarrollo corto y resolución de caso práctico Evaluación continua (20%). Esta evaluación se realizará tanto por los informes entregados, presentación oral de los casos prácticos y la participación activa en clases, seminarios y tutorías. Evaluación de las prácticas de laboratorio (20%) Para poder realizar la media de las distintas actividades es necesario que el alumno haya obtenido al menos la calificación de 4 puntos en las distintas parte. Para poder aprobar la asignatura el promedio debe ser superior a 5. Curso de entrada en vigor: 2015/ de 5