SYLLABUS NÚMERO DE CREDITOS: 2 TIPO DE CURSO: TEÓRICO PRACTICO TEO-PRAC:

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1 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA SYLLABUS MATERIALES DE INGENIERÍA NOMBRE DEL DOCENTE: PROYECTO CURRICULAR: INGENIERIA INDUSTRIAL ESPACIO ACADÉMICO (Asignatura): Materiales Industriales Obligatorio ( ) : Básico ( ) Complementario ( ) Electivo ( ) : Intrínsecas ( ) Extrínsecas ( ) NUMERO DE ESTUDIANTES: CÓDIGO: 09 GRUPO: NÚMERO DE CREDITOS: 2 TIPO DE CURSO: TEÓRICO PRACTICO TEO-PRAC: Alternativas metodológicas: Clase Magistral ( ), Seminario ( ), Seminario Taller ( ), Taller ( ), Prácticas ( ), Proyectos tutoriados ( ), Otro: HORARIO: DIA HORAS SALON I. JUSTIFICACIÓN DEL ESPACIO ACADÉMICO Desde siempre, los materiales han surgido como una respuesta para la optimización de las actividades del ser humano. En principio el hombre solo tenía acceso a un número limitado de materiales que, con base en sus necesidades, permitieron su transformación en herramientas o su uso para el bienestar. Con el paso del tiempo, el desarrollo de nuevas técnicas para su obtención, procesamiento y adecuación para el uso, han construido una base de conocimiento que hoy en día revela la importancia de los materiales como uno de los pilares fundamentales en el desarrollo de la humanidad.

2 Por lo tanto, al estar el ingeniero industrial inmerso en el sector industrial de la sociedad, el conocimiento de esta materia (Ciencia de los materiales) es de relevante importancia para él, ya que no se puede concebir ninguna aplicación o estudio de esta rama de la ingeniería sin tener en cuenta que la base fundamental de la producción es la transformación económica de los denominados materiales de ingeniería. Es claro que ningún curso de materiales puede pretender abarcar todos los conocidos, sin embargo el propósito en este curso es abarcar los de más amplia utilización por la industria moderna, incluyendo las familias de materiales más representativas como son los metales, los poliméricos y los cerámicos, haciendo énfasis en los compuestos, nano materiales y biomateriales, siempre buscando un entendimiento ingenieril que parta de la aplicación de la la ciencia de materiales a niveles de profesionalización que permitan conocer y explicar sus comportamientos ante diferentes ambientes y no solo la lectura de sus propiedades. II. PROGRAMACION DEL CONTENIDO OBJETIVO GENERAL Al final del curso el estudiante debe tener la capacidad de entender los fundamentos y estructura de los materiales, conocer los materiales de ingeniería más importantes, sus propiedades y adquirir el criterio para su selección de manera que su decisión genere impacto positivo sobre la estructura de costos de la organización industrial y el medio ambiente. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar y clasificar los principales tipos de materiales de ingeniería usados en manufactura y los factores que intervienen en su selección. Establecer el conocimiento básico de la teoría atómica, como fundamento para el entendimiento de la materia en estado sólido. Con fundamento en el objetivo anterior, conocer los tipos de enlace químico que existen, para entender los diferentes estados de la materia; y comprender su importancia en la formación de las diferentes estructuras del estado sólido. Conocer el proceso de transformación de fase de un material del estado líquido al estado sólido, a través de la teoría de la nucleación. Conocer las estructuras de los sólidos formados a partir de su transformación del estado líquido al estado sólido, (amorfo y cristalino), identificar los principales arreglos cristalinos de los materiales y conocer los mecanismos para su caracterización. Conocer las principales imperfecciones cristalinas que se generan los materiales y su influencia sobre sus propiedades.

3 Conocer los diferentes diagramas de fase en equilibrio existentes para sistemas de aleación binaria y establecer su importancia tecnológica. Conocer la clasificación, propiedades generales y aplicaciones de las aleaciones metálicas más importantes. Conocer la clasificación, propiedades generales y aplicaciones de los polímeros (termoplásticos, termoestables, elastómeros), Conocer la clasificación, propiedades generales y aplicaciones de los cerámicos (óxidos, carburos, nitruros, vidrios, vitro-cerámicos, grafito y diamante) Conocer la clasificación, propiedades generales y aplicaciones de los materiales compuestos (plásticos reforzados, compuestos de matriz metálica, compuestos de matriz cerámica) Conocer la clasificación, propiedades generales y aplicaciones de los materiales semiconductores, superconductores, magnéticos, eléctricos, nanomateriales y biomateriales.

4 COMPETENCIAS DE FORMACIÓN: (Estas competencias planteadas en los reglamentos de la Universidad Distrital son: de contexto (culturales: del entorno natural y social centrada en la autonomía de los individuos), básicas (cognitivas: en torno a la resolución de problemas e implica las tres del ICFES: interpretación, argumentación, y proposición-), laborales (que facultan para desempeños de las profesiones). Las competencias se integran en estándares mínimos de calidad que permitan las transferencias y homologaciones. PROGRAMA SINTÉTICO: SEMANAS ACADÉMICAS Nº TEMÁTICA DE CLASE Introducción: Perspectiva histórica, ciencia de materiales e ingeniería, definiciones, clasificación de los materiales. Estructura atómica: Teoría atómica, 2 Niveles de Energía, Números cuánticos, Spin electrónico, Principio de Pauli, Número Atómico, Masa Atómica. Enlace interatómico: Teoría electrónica de la unión química, fuerza y energía de 3 enlace, enlace molecular, formas de enlace interatómico (Enlaces primarios, enlaces secundarios, enlaces mixtos), Representación de Lewis. Estructura de los sólidos cristalinos: Materiales cristalinos - Materiales amorfos, Líquidos y sólidos. Nucleación (Nucleación homogénea, Nucleación heterogénea), solidificación, estructura 4 cristalina (Conceptos fundamentales, celda unitaria, estructuras cristalinas metálicas, empaquetamiento atómico, Sistemas cristalinos), Cálculos de densidad, Estructuras de empaquetamiento compacto.

5 Imperfecciones Cristalinas: Deformación plástica de los cristales metálicos, Clasificación de las 5 imperfecciones cristalinas (Defectos Puntuales, Defectos de línea Dislocaciones, Defectos interfaciales, Defectos volumétricos) Difusión: Mecanismos de difusión, 6 Difusión en estado estable, Difusión en estado no estable, Factores que influyen en la difusión. 7 PARCIAL Propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, ópticas de los materiales. Materiales eléctricos y electrónicos (Semiconductores, superconductores, 8 Magnéticos, eléctricos) Ensayos destructivos; tensión, compresión, flexión, impacto, fatiga, desgaste, termofluencia, dureza. Ensayos no destructivos de los materiales. Diagramas de fase: Solubilidad límite, Fases, Equilibrio de fases, Diagramas de fase en equilibrio (Sustancias puras, Regla de fases de Gibbs, Sistemas 9 isomorfos binarios, Sistemas eutécticos binarios, Sistemas peritécticos binarios, Sistemas monotécticos binarios, Reacciones en estado sólido, Diagrama de fases Hierro Carbono) 0 PARCIAL

6 2 3 4 Materiales metálicos: Materiales ferrosos: Clasificación y aplicaciones, transformaciones de fase en metales, diagramas de transformación isotérmica, tratamientos térmicos. Materiales no ferrosos (Aluminio y aleaciones, Cobre y aleaciones, Estaño y aleaciones, Plomo) Clasificación y aplicaciones. Materiales cerámicos: Definición, Cerámicos tradicionales vs. Cerámicos avanzados, Características generales de los cerámicos, Enlaces en los materiales cerámicos, Estructura, formación y propiedades de los vidrios. Polímeros: Clasificación y definiciones, estructura de los polímeros, divisiones según naturaleza, origen, estructura, comportamiento ante el calor, reciclabilidad. Termoplásticos, termoestables y elastómeros, Principales ejemplos industriales de aplicación de polímeros. Propiedades especiales. Materiales compuestos: Clasificación y definición de los materiales compuestos, Problemas de los materiales compuestos, Fibras y materias (Fibras de carbono, Fibras de vidrio, Fibras orgánicas, Comparación de fibras, Resinas termoestables, Termoplásticos), Interfase fibra matriz, Aspectos geométricos: Láminas unidireccionales - Fibras continuas, Fracción de volumen y fracción de peso, Tejidos de mechas - Fibras continuas, Fibras en disposición plana aleatoria, Distribución de longitudes de fibra, Distribución de orientación de fibras, Huecos, Orientación de fibras durante el

7 3 flujo), Compuestos laminados Otros materiales: Materiales avanzados, nanomateriales y biomateriales. Semiconductores, Asbesto, Coltan, Madera, Biocombustibles. PRACTICAS SUGERIDAS DE LABORATORIO (se deben realizar dos prácticas como mínimo en el semestre) Nº NOMBRE OBJETIVO METALOGRAFÍA Observación de diferentes estructuras metálicas al microscopio, preparación de probetas y ataque químico del material. 2 ENSAYO DE Realización de pruebas de tensión a diferentes materiales y en TENSIÓN diferentes geometrías y condiciones. 3 Realización de pruebas de impacto a diferentes materiales y en ENSAYO DE condiciones diferentes, ej. Temperaturas cambiantes, con IMPACTO concentradores de esfuerzos, etc. 4 PRUEBA DE Realización de la prueba de fatiga torsional a diferentes FATIGA materiales, análisis de los datos. 5 ENSAYO JOMINY Análisis de la templabilidad de los materiales, realización de ensayo Jominy y medición de durezas. III. ESTRATEGIAS Metodología Pedagógica y Didáctica: Presentación y socialización de trabajos escritos. Clase magistral Desarrollo de talleres en clase Socialización de los avances y resultados de los proyectos de curso Asesorías de tipo individual y grupal. Hora Horas Horas Total Horas Créditos

8 s profesor/sema na Estudiante/sema na Estudiante/seme stre Tipo de Curso TD TC TA (TD + TC) (TD + TC +TA) 6 semanas Asignatura IV. RECURSOS Medios y Ayudas: Computador y video-beam, tablero, marcadores, fotocopias, material de apoyo. Laboratorio de ensayos de materiales. BIBLIOGRAFÍA TETOS GUÍAS Edición y/o AUTOR (ES) TITULO Editorial Tipo* año Askeland, D. Callister, Jr.W. D. Cox, P.A. Hull, Derek. Ciencia e ingeniería de los Thompson 999 TG materiales Materials Science and Engineering. An Introduction. Introduction to quantum theory and atomic structure. Materiales compuestos. John Wiley and Sons. Fourth Edition. 997 TC Oxford Science Publications 996 TC. Editorial 987. TC Reverté

9 S.A. Shackelford, J. F. Smith, W. F. Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. Prentice Hall. Editorial McGraw- Hill. Cuarta Edición 996 Tercera Edición, 998. TG TG DIRECCIONES DE INTERNET VI. EVALUACIÓN Actividad Porcentaje Parciales teórico - prácticos 40% Prácticas de laboratorio 20% Examen final 25% Proyecto de consulta / investigación 5% Nota: Los elementos de evaluación son sugeridos y pueden ser modificados a criterio del profesor ASPECTOS A EVALUAR DEL CURSO

10 DATOS DEL DOCENTE NOMBRE : PREGRADO : POSTGRADO : ASESORIAS: FIRMA DE ESTUDIANTES NOMBRE FIRMA CÓDIGO FECHA FIRMA DEL DOCENTE

11 FECHA DE ENTREGA: