UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO CIENCIA DE MATERIALES º 10 Asignatura Clave Semestre Créditos Ingeniería Mecánica e Industrial Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica División Departamento Carrera(s) en que se imparte Asignatura: Horas: Total (horas): Obligatoria X Teóricas 4.0 Semana 6.0 Optativa Prácticas Semanas 96.0 Modalidad: Curso, laboratorio Seriación obligatoria antecedente: Ninguna Seriación obligatoria consecuente: Metalurgia Física, Materiales no Metálicos Aprobado: Fecha: Consejo Técnico de la Facultad 25 de febrero, 4 y 17 de marzo, y 16 de junio de 2005 Consejo Académico del Área de las Ciencias 8 de agosto de 2005 Físico Matemáticas y de las Ingenierías Objetivo(s) del curso: Comprender la estructura y comportamiento químico de los materiales para Ingeniería. Temario NÚM. NOMBRE HORAS 1. Materiales para Ingeniería Estructura atómica, clasificación de los elementos Fuerzas interatómicas e intermoleculares Estructura cristalina e imperfecciones Estequiometría Termodinámica y equilibrio químico Electroquímica Prácticas de laboratorio 32.0 Total 96.0

2 CIENCIA DE MATERIALES (2 / 5) 1 Materiales para ingeniería Objetivo: Describir la importancia de los materiales en la Ingeniería y en la vida diaria, será elemento de motivación para que el alumno se interese y profundice en los materiales, sus propiedades, la relación de éstas con la microestructura del material y los métodos en que éstas pueden ser modificadas : 1.1 Los materiales para la Ingeniería. Tipos de materiales. Relación entre las propiedades y la microestructura. 1.2 Introducción a la selección de materiales 1.3 Ejemplos de aplicaciones de materiales metálicos, sus ventajas y razones de empleo 1.4 Ejemplos de aplicaciones de materiales cerámicos, sus ventajas y razones de empleo 1.5 Ejemplos de aplicaciones de materiales poliméricos, sus ventajas y razones de empleo 1.6 Ejemplos de aplicaciones de materiales compuestos, sus ventajas y razones de empleo 2 Estructura atómica, clasificación de los elementos Objetivo: Conocer la estructura de los átomos, el comportamiento del electrón, conceptos de Mecánica Ondulatoria, la clasificación de los elementos y su integración en la tabla periódica : 2.1 Teoría atómica 2.2 El electrón. Ondas y partículas 2.3 Mecánica ondulatoria. Vector de onda, momento y energía. Ecuación de onda. Ecuación de Schoeringder 2.4 El átomo de hidrógeno. Números cuánticos. Espín del electrón, niveles de energía, teoría de Bohr 2.5 Átomos con más de un electrón, Principio de exclusión de Pauli. Estado de los electrones en átomos multielectrones 2.6 Tabla periódica. Elementos de transición. Valencia 3 Fuerzas interatómicas e intramoleculares Objetivo: Conocer los diferentes tipos de fuerzas de enlace interatómicas e intermoleculares. Sus peculiaridades y efectos en las propiedades de los materiales 3.1 Enlace iónico 3.2 Enlace covalente 3.3 Enlace metálico 3.4 Dipolos permanentes y transitorios 3.5 Enlace del hidrógeno 3.6 Energía y fuerzas de enlace

3 CIENCIA DE MATERIALES (3 / 5) 4 Estructura cristalina e imperfecciones Objetivo: Describir el concepto de cristal, la razón termodinámica de su existencia, así como las estructuras básicas que se pueden encontrar sobre todo en lo que respecta a metales. Conocer los diferentes tipos de imperfecciones cristalinas, sus efectos y las razones físicas y químicas de su presencia. 4.1 Distancia interatómica y radio iónico. Número de coordinación 4.2 Acomodo tridimensional ordenado (concepto de cristal). Razón termodinámica de su existencia Cristales iónicos, covalentes, mixtos 4.3 El concepto de celda unitaria. Parámetros reticulares. Redes de Miller-Bravais. Celdas cúbicas, hexagonal compacta y tetragonal de cuerpo centrado. Sus características. 4.4 Alotropía y polimorfismo 4.5 Índices cristalinos (Miller) para direcciones y planos. Sistemas cúbicos y hexagonal 4.6 Sistemas de deslizamiento. Direcciones y planos compactos. Número de sistemas y sus características 4.7 Imperfecciones cristalinas. De punto, de línea, de superficie 4.8 Ley de Bragg (difracción de rayos X) 4.9 Cristalinidad en polímeros 4.10 Cuasicristales y materiales amorfos 5 Estequiometría Objetivo: Conocer los principios generales de la Estequiometría 5.1 Generalidades 5.2 Balanceo de ecuaciones 5.3 Aplicaciones de la Estequiometría para el caso de extracción de metales a partir de sus minerales 5.4 Aplicaciones de la Estequiometría para el caso de la corrosión metálica 6 Termodinámica y equilibrio químico Objetivo: Conocer la forma en que a través de la termodinámica se puede describir el equilibrio químico 6.1 Conceptos generales 6.2 Descripción del cambio de entalpía libre en función del potencial 6.3 Dirección espontánea de reacción. Reacciones exógenas y endógenas 6.4 Ecuación de media celda 6.5 Descripción de las reacciones características en un sistema potencial ph 6.6 Ecuación de Nernst 6.7 Diagramas de Pourbaix

4 CIENCIA DE MATERIALES (4 / 5) 7 Electroquímica Objetivo: Conocer los principios fundamentales de la Electroquímica. Su aplicación a la descripción de los fenómenos corrosivos y de recubrimiento electrolítico 7.1 Conceptos generales 7.2 La ecuación de Faraday 7.3 Corrosión 7.4 Depósitos electrolíticos 7.5 Electrocinética. Parámetros de dependencia. Diagramas de Tafel Bibliografía básica MANGONON, P. L. The Principles of Materials Selection for Engineering Design Prentice-Hall, 1999 ANDERSON, J.C. Ciencia de los Materiales 2a. edición Limusa, 2000 Bibliografía complementaria SHACKELFORD, James F. Introduction to Materials Science for Engineers Third edition Macmillan Publishing Company, 1992 MICHAEL, F. Ashby & David R. H. Jones Engineering Materials 1,An Introduction to their Properties and Applications Pergamon Press, 1980 MICHAEL, F. Ashby & David R. H. Jones Engineering Materials 2, An Introduction to Microstructures, Processing and Design Pergamon, 1986

5 CIENCIA DE MATERIALES (5 / 5) Sugerencias didácticas: Exposición oral X Lecturas obligatorias X Exposición audiovisual X Trabajos de investigación X Ejercicios dentro de clase X Prácticas de taller o laboratorio X Ejercicios fuera del aula X Prácticas de campo X Seminarios X Otras Forma de evaluar: Exámenes parciales X Participación en clase X Exámenes finales X Asistencias a prácticas X Trabajos y tareas fuera del aula X Otras X Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asignatura Personal graduado en Ingeniería Química Metalúrgica, en Ciencia e Ingeniería de los materiales, Ingenieros mecánicos con posgrado en materiales o química. En todos los casos se requiere estar activo en el campo de la investigación y/o desarrollo tecnológico así como contar con experiencia en el área.