Universidad de Jaén

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Guía docente 2012-13 - 13512005 - Ciencia e ingeniería de materiales

TITULACIÓN: Grado en Ingeniería eléctrica
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

CURSO ACADÉMICO: 2012-13
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Ciencia e ingeniería de materiales
CÓDIGO: 13512005 CURSO ACADÉMICO: 2012-13
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 2 CUATRIMESTRE: PC
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_crs_276341.html
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: GUTIÉRREZ MILLÁN, JOSÉ
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U122 - INGENIERÍA QUIM.,AMBIENTAL Y DE LOS MAT.
ÁREA: 065 - CIENCIA DE MATERIALES E INGENIERÍA METALÚRGICA
N. DESPACHO: A3 - 031 E-MAIL: jgutierr@ujaen.es TLF: 953212435
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/58051
URL WEB: -
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1800-6438
 
NOMBRE: LÓPEZ MORENO, ANSELMO
IMPARTE: Teoría - Prácticas
DEPARTAMENTO: U122 - INGENIERÍA QUIM.,AMBIENTAL Y DE LOS MAT.
ÁREA: 065 - CIENCIA DE MATERIALES E INGENIERÍA METALÚRGICA
N. DESPACHO: A3 - 030 E-MAIL: alopez@ujaen.es TLF: 953211860
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/910
URL WEB: alopez@ujaen.es
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8693-9494
 
NOMBRE: SÁNCHEZ REYES, ANTONIO
IMPARTE: Teoría
DEPARTAMENTO: U122 - INGENIERÍA QUIM.,AMBIENTAL Y DE LOS MAT.
ÁREA: 065 - CIENCIA DE MATERIALES E INGENIERÍA METALÚRGICA
N. DESPACHO: A3 - 029 E-MAIL: areyes@ujaen.es TLF: 953211861
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/54300
URL WEB: -
ORCID: -
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:
El objetivo general de esta asignatura es proporcionar al alumno una base sólida en Ciencia de los Materiales, tanto en principios conceptuales como en aplicaciones, completándose con problemas y prácticas de laboratorio
RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:
-
El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CC10 Conocimientos básicos y aplicación de tecnologías medioambientales y sostenibilidad.
CC3 Conocimientos de los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales. Comprender la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales.
Resultados de aprendizaje
Resultado 38 Tiene una visión de conjunto de los distintos tipos de materiales que se utilizan en la ingeniería.
Resultado 39 Comprende la relación entre la microestructura, el procesado y las propiedades de los materiales.
Resultado 40 Conoce los dispositivos y aparatos paras la determinación de las propiedades de los materiales.
Resultado 41 Maneja adecuadamente los diagramas de equilibrio como una herramienta útil en la selección de materiales.
Resultado 42 Conoce los distintos procedimientos, métodos y tratamientos adecuados para la mejora de las propiedades de los materiales.
Resultado 43 Comprende los factores que influyen en el deterioro de los materiales y conoce los métodos de prevención.
Resultado 44 Adquiere conocimientos básicos de las tecnologías medioambientales.
5. CONTENIDOS

Bloque Temático 1: INTRODUCCIÓN TEMA 1: La Ciencia de los Materiales. La elección del material Bloque Temático 2: ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES TEMA 2: Estructura cristalina y amorfa TEMA 3: Imperfecciones TEMA 4: Solidificación y Difusión. Aleaciones TEMA 5: Equilibrio de sistemas. Diagramas de equilibrio. Transformaciones fuera del equilibrio Bloque Temático 3: COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES TEMA 6: Comportamiento mecánico de materiales. Ensayos mecánicos TEMA 7: Comportamiento eléctrico y magnético de materiales Bloque Temático 4: MATERIALES METÁLICOS TEMA 8: Aleaciones férreas: aceros y fundiciones TEMA 9: Aleaciones férreas: tratamientos térmicos TEMA 10: Aleaciones no férreas Bloque Temático 5: MATERIALES NO METÁLICOS TEMA 11: Cerámicos cristalinos y Vidrios TEMA 12: Estructura, comportamiento y procesado de los polímeros TEMA 13: Materiales Compuestos. Matrices y refuerzos Bloque Temático 6: MATERIALES Y MEDIO AMBIENTE TEMA 14: Corrosión y control de la corrosión. Tecnología medioambiental

PROGRAMA DE CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES Bloque Temático 1: INTRODUCCIÓN TEMA 1.- LA CIENCIA DE LOS MATERIALES. LA ELECCIÓN DEL MATERIAL La Ciencia de Materiales: concepto, relación con la Ingeniería y la Industria. Materiales para Ingeniería: clasificación según el tipo de enlace. Estructura y propiedades de los materiales. Selección de los materiales en Ingeniería. Bloque Temático 2: ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES TEMA 2.- ESTRUCTURA CRISTALINA. CRISTALES METÁLICOS. Estados de la materia. Sustancias cristalinas y amorfas. Redes espaciales y celdillas unitarias. Sistemas cristalinos, redes de Bravais. Isomorfismo, polimorfismo y alotropía. Estudio de las redes metálicas. Número de coordinación, radio atómico, factor de empaquetamiento. Huecos en estructuras compactas. Índices de Miller. Índices de Miller-Bravais en el sistema HC. Distancia interplanar. Densidades volumétrica, lineal y superficial. TEMA 3.- IMPERFECCIONES CRISTALINAS. El sólido real. Influencia de los defectos. Defectos más comunes en la estructura cristalina. Defectos puntuales: vacantes, intersticiales, impurezas, defectos de Frenkel y de Schottky. Defectos lineales. Defectos superficiales: maclas, defectos de empaquetamiento y límites de grano. Bloque Temático 3: SOLIDIFICACIÓN, DIFUSIÓN Y ALEACIONES TEMA 4.-PROCESOS DE SOLIDIFICACIÓN. Introducción. La solidificación: nucleación homogénea y nucleación heterogénea. Magnitudes que determinan el proceso: velocidades de nucleación y crecimiento. Microestructura. Solidificación de un lingote: estructuras. Control de la estructura: tamaño, forma y orientación del grano. Defectos microestructurales en la solidificación: segregaciones. Defectos macroestructurales; rechupes, sopladuras, poros, cavidades, grietas y salpicaduras. Solidificación rápida: vidrios metálicos. TEMA 5.- DIFUSIÓN. Introducción. Mecanismos de difusión. Difusión volumétrica: Leyes de Fick. Factores de los que depende la difusión. Otros tipos de difusión. Aplicaciones de la difusión. TEMA 6.- ALEACIONES. Metales puros y aleaciones. Constitución de las aleaciones: componentes y constituyentes. Soluciones sólidas y mezclas mecánicas. Tipos de Soluciones Sólidas. Reglas de Hume-Rothery. Propiedades de las soluciones sólidas. Determinación del tipo de sol.sol. Fases intermedias: tipos y características. Soluciones sólidas ordenadas: superredes. Bloque Temático 4: EQUILIBRIO de SISTEMAS. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO. TEMA 7- EQUILIBRIO DE SISTEMAS. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO I. Sistema material: componentes y fases. Sistemas en equilibrio: factores de equilibrio y grados de libertad. Regla de las fases (Ley de Gibbs). Curvas de enfriamiento. Sistemas de dos componentes: determinación experimental de diagramas. Reparto de masas: ley de la palanca. Reglas de interpretación. TEMA 8.- DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO II. Tipos de diagramas binarios según solubilidad en estado sólido. Diagramas de solubilidad total en estado sólido. Diagramas de insolubilidad total en estado sólido. Diagramas de solubilidad parcial en estado sólido: reacciones eutécticas y peritécticas. Transformaciones en estado sólido: alotropía, transformaciones orden-desorden, reacciones eutectoides y peritectoides. Diagramas complejos: fases intermedias. Diagramas ternarios. Transformaciones de fase fuera de equilibrio. Bloque Temático 5: COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES. COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES. ENSAYOS MECÁNICOS. PROPIEDADES MECÁNICAS. TEMA 9.- ENSAYOS DE TRACCIÓN. (En laboratorio) Comportamiento mecánico de los materiales: condiciones intrínsecas y extrínsecas. Tensiones normales y de cizalladura. Comportamiento elástico: módulo de elasticidad y límite de elasticidad. Deformación plástica: deslizamiento y maclado. Ley de Schmid. Ensayo de tracción. Definiciones. Probetas. Diagramas. Rotura dúctil y frágil. Ejecución del ensayo. Resultados. TEMA 10.- ENSAYOS DE DUREZA. (En laboratorio) Dureza: tipos. Clasificación de los métodos de medida de la dureza. Ensayos de dureza por penetración estática: Brinell, Vickers y Rockwell. Ventajas e inconvenientes. Otros ensayos. TEMA 11.- ENSAYOS DE CHOQUE Y TECNOLÓGICOS. (En laboratorio) Ductilidad, maleabilidad, fragilidad y tenacidad. Rotura dúctil y frágil. Factores de influencia. Ensayos de resiliencia. Tipos y dimensiones de las probetas. Ensayo Charpy. Ensayo Izod. . Ensayo de flexión: fundamentos, diagrama de flexión. Ensayos tecnológicos: plegado, embutición, forja, corte, punzonado. TEMA 12.- TÉCNICAS METALOGRÁFICAS. MACROSCOPÍA Y MICROSCOPÍA. (En laboratorio) El laboratorio metalográfico. Macroscopía: preparación y ataque. Técnicas macroscópicas. Microscopía: fases de la preparación de muestras. El microscopio metalográfico. Observación de diferentes constituyentes estructurales. Medidas del tamaño de grano. TEMA 13.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. (En laboratorio) Inspección visual. Inspección radiográfica. Equipos y técnicas de operación. Protección y medidas de seguridad. Inspección mediante ultrasonidos. Fundamentos físicos. Naturaleza y propiedades de las ondas ultrasónicas. Equipos y técnicas de operación. Ensayos por métodos magnéticos. Fundamentos físicos. Técnicas y equipos. Detección de grietas superficiales. Líquidos penetrantes. TEMA 14.- MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO Y FENÓMENOS DE RECRISTALIZACIÓN. Introducción. Endurecimiento por afino de grano. Endurecimiento por aleación. Endurecimiento por precipitación. Endurecimiento por dispersión. Endurecimiento por temple. Endurecimiento por deformación. Deformación en frío: estado de acritud. Variación de las propiedades mecánicas. Efectos del calentamiento: recuperación, recristalización y crecimiento de grano. Temperatura de recristalización. Trabajo en caliente. TEMA 15: COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO DE MATERIALES Teoría de bandas de energía. Conductores, aislantes y semiconductores. La conducción eléctrica en los metales. Comportamiento dieléctrico de los materiales. La semiconducción eléctrica: semiconductores intrínsecos y semiconductores extrínsecos. Propiedades magnéticas. Diamagnetismo, paramagnetismo ferrimagnetismo y ferromagnetismo. Materiales magnéticos blandos y materiales magnéticos duros. Bloque Temático 6: MATERIALES METÁLICOS TEMA 16.- ALEACIONES FÉRREAS: ACEROS Y FUNDICIONES. Introducción. El hierro: estados alotrópicos. Los diagramas hierro-cementita y hierro-carbono. Clasificación de las aleaciones Fe C. Fases y constituyentes de equilibrio: definición de estructuras. Transformaciones invariantes. Puntos críticos. Hierros: tipos y características. Aceros: clasificaciones y características mecánicas por tipos. Aceros aleados: Influencia de los elementos de aleación. Influencia sobre el diagrama Fe-Fe3C. Elementos alfágenos, gammágenos y formadores de carburos. Efecto sobre las curvas TTT. Aceros de baja y de alta aleación. Fundiciones. Elementos grafitizantes y formadores de carburos. Fundiciones blancas y maleables. Fundiciones grises y esferoidales o dúctiles. Características mecánicas de las fundiciones. TEMA 17.- DIAGRAMA DE TRANSFORMACIONES ISOTÉRMICAS DE LA AUSTENITA. Introducción. Transformaciones isotérmicas de la austenita. Perlita y bainita. Transformación martensítica: propiedades. Relación entre las curvas de enfriamiento y los diagramas T.I. Curvas y transformaciones en enfriamiento continuo. TEMA 18.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS. Introducción. Clasificación y objetivos de los tratamientos térmicos del acero. Recocidos. Normalizado. Temples. Factores del temple. Velocidad crítica de temple. Templabilidad. Ensayo Jominy. Revenido. Transformaciones en el revenido. Diagramas de revenido. Tratamientos superficiales: térmicos y termoquímicos. TEMA 19.- METALES Y ALEACIONES NO FERREAS. Introducción. El aluminio sin alear. Propiedades y aplicaciones. Principales aleaciones de aluminio. Clasificación. Aleaciones para forja: tratamientos térmicos. Aleaciones para moldeo: modificación de las aleaciones Al-Si. Propiedades y aplicaciones de las aleaciones de aluminio. Otras aleaciones ligeras. El cobre sin alear. Propiedades y aplicaciones. La acritud en el cobre. Aleaciones de cobre: Latones y Bronces. Aplicaciones y tratamientos térmicos. Bloque Temático 7: MATERIALES NO METÁLICOS TEMA 20.- ESTRUCTURA, COMPORTAMIENTO Y PROCESADO DE LOS POLÍMEROS. Introducción. Mecanismos de polimerización. Estructura de los polímeros. Clasificación general de los polímeros. Polímeros termoplásticos. Polímeros termoestables. Elastómeros. Comportamiento mecánico de los polímeros. TEMA 21.- MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS Introducción. Estructura de materiales los cerámicos. Cristales iónicos. Estructuras de silicato. Propiedades de los materiales cerámicos. Materiales cerámicos no cristalinos: vidrios. Temperatura de transición vítrea. TEMA 22: MATERIALES COMPUESTOS. MATRICES Y REFUERZOS Introducción. Concepto de material compuesto. Matriz y refuerzo. Tipos de Matrices. Refuerzo con fibras. Materiales más utilizados. Refuerzo con partículas. Consideraciones sobre la matriz. Comportamiento mecánico. Aplicaciones. Bloque Temático 8: CORROSIÓN DE MATERIALES Y MEDIO AMBIENTE TEMA 23.- CORROSIÓN Y PROTECCIÓN. Introducción. Fundamentos electroquímicos. Velocidad de corrosión. Formas de corrosión. Protección contra la corrosión. Recubrimientos. Degradación de polímeros. TEMA 24.- TECNOLOGÍA MEDIOAMBIENTAL. Materiales y medio ambiente. Aspectos ambientales del diseño. Residuos urbanos e industriales. Recuperación, reutilización y reciclado.

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases magistrales
  • M8 - Debates
42.0 63.0 105.0 4.2
  • CC10
  • CC3
A2 - Clases en grupos de prácticas 14.0 21.0 35.0 1.4
  • CC10
  • CC3
A3 - Tutorías colectivas/individuales
  • M14 - Supervisión de trabajos dirigidos
  • M15 - Seminarios
  • M17 - Aclaración de dudas
4.0 6.0 10.0 0.4
  • CC10
  • CC3
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:
Clases magistrales Exposición de teoría y ejemplos generales Actividades introductorias Actividades practicas Laboratorios Comentarios de trabajos individuales Aclaración de dudas Resolución de ejercicios
7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales *Control de asistencia * Participación activa en la clase y en el trabajo de grupo * Participación en los debates Observación del profesor y posterior calificación 5.0%
Conceptos teóricos de la materia * Dominio de los conocimientos teóricos y prácticos de la materia. Examen teórico y práctico 80.0%
Realización de trabajos, casos o ejercicios * Entrega de los resúmenes de las prácticas en un cuaderno. * Resolución de problemas propuestos En cada trabajo se analizará: - Estructura del trabajo - Calidad de la documentación - Originalidad - Presentación Revisión de los trabajos encomendados 15.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en las titulaciones universitarias de carácter oficial.
8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Edición: Ed. en español, reimp. Autor: Callister, William D.. Editorial: Barcelona [etc.]: Reverté, 2007  (C. Biblioteca)
  • Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Edición: Ed. en español. Autor: Callister, William D.. Editorial: Barcelona [etc.]: Reverté, D.L. 1996-2000  (C. Biblioteca)
  • Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. Edición: 4ª ed. Autor: Smith, William F.. Editorial: México [etc.]: McGraw-Hill Interamericana, 2006  (C. Biblioteca)
  • La ciencia e ingeniería de los materiales. Edición: 4ª ed.. Autor: Askeland, Donald R.. Editorial: México: CENGAGE Learning, 2010  (C. Biblioteca)
  • Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. Edición: 7ª ed.. Autor: Shackelford, James F.. Editorial: Madrid : Pearson educación, 2010  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • Aceros especiales y otras aleaciones. Edición: 4ª ed. Autor: Apraiz Barreiro, José. Editorial: Madrid: Escuela Especial de Ingenieros Industriales, 1971  (C. Biblioteca)
  • Fundiciones. Edición: 6ª ed. Autor: Apraiz Barreiro, José. Editorial: Madrid: Dossat, 1998  (C. Biblioteca)
  • Fabricación de hierro, aceros y fundiciones. Edición: -. Autor: Apraiz Barreiro, José. Editorial: Bilbao: Urmo, 1978  (C. Biblioteca)
  • Tratamiento térmico de los aceros. Edición: 8ª ed. Autor: Apraiz Barreiro, José. Editorial: Madrid: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, 1974  (C. Biblioteca)
  • Introducción a la metalurgia física. Edición: 2ª ed. Autor: Avner, Sydney H.. Editorial: México[etc.]: McGraw-Hill, Cop.1988  (C. Biblioteca)
  • Introducción al conocimiento de materiales. Edición: 2ª ed., 5ª reimp.. Autor: Barroso Herrero, Segundo. Editorial: Madrid : UNED, 2008  (C. Biblioteca)
  • Metalografía práctica . Edición: Madrid [etc.]: Alhambra, 1972. Autor: Calvo, F. A.. Editorial: -  (C. Biblioteca)
  • Ciencia de materiales: teoría, ensayos, tratamientos. Edición: [9ª ed.]. Autor: Coca Rebollero, Pedro. Editorial: Madrid: Pirámide, 1984  (C. Biblioteca)
  • Ciencia de materiales: problemas. Edición: -. Autor: Rosique Jiménez, Juan. Editorial: Madrid: Pirámide, 1979  (C. Biblioteca)
  • Materiales de ingeniería y sus aplicaciones. Edición: -. Autor: Flinn, Richard A.. Editorial: Bogotá ; Madrid [etc.]: McGraw-Hill Latinoamericana, cop. 1979  (C. Biblioteca)
  • Corrosion engineering. Edición: 3rd ed.. Autor: Fontana, Mars G.. Editorial: New York ; Madrid [etc.]: McGraw-Hill Book Company, 1987  (C. Biblioteca)
  • El aluminio y sus aleaciones. Edición: -. Autor: King, Frank. Editorial: México [etc.]: Limusa, 1992  (C. Biblioteca)
  • Metalurgia especial. Edición: -. Autor: Herenguel, Jean. Editorial: Bilbao: Urmo, 1976  (C. Biblioteca)
  • Materiales compuestos. Edición: -. Autor: Hull, Derek. Editorial: Barcelona [etc.]: Reverté, D.L. 1987  (C. Biblioteca)
  • Ciencia e ingeniería de materiales: estructura, transformaciones, propiedades y selección. Edición: 5ª ed. Autor: Pero Sanz Elorz, José Antonio. Editorial: Madrid: CIE Dossat 2000, 2006  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA (primer cuatrimestre)
Semana A1 - Clases expositivas en gran grupo A2 - Clases en grupos de prácticas A3 - Tutorías colectivas/individuales Trabajo autónomo Observaciones
Nº 1
24 - 30 sept. 2012
3.02.00.0 2.0 Bloque 1
Nº 2
1 - 7 oct. 2012
3.00.00.0 6.0 Bloque 2
Nº 3
8 - 14 oct. 2012
3.02.00.0 6.0 Bloque 2
Nº 4
15 - 21 oct. 2012
3.00.00.0 6.0 Bloque 2
Nº 5
22 - 28 oct. 2012
3.02.00.0 6.0 Bloque 2
Nº 6
29 oct. - 4 nov. 2012
3.00.00.0 6.0 Bloque 3
Nº 7
5 - 11 nov. 2012
3.02.00.0 6.0 Bloque 3
Nº 8
12 - 18 nov. 2012
3.00.00.0 6.0 Bloque 4
Nº 9
19 - 25 nov. 2012
3.02.00.0 6.0 Bloque 4
Nº 10
26 nov. - 2 dic. 2012
3.00.00.0 8.0 Bloque 4
Nº 11
3 - 9 dic. 2012
3.02.00.0 8.0 Bloque 4
Nº 12
10 - 16 dic. 2012
3.00.00.0 8.0 Bloque 5
Nº 13
17 - 21 dic. 2012
3.02.01.0 8.0 Bloque 5
Período no docente: 22 dic. 2012 - 6 ene. 2013
Nº 14
7 - 11 ene. 2013
3.00.03.0 8.0 Bloque 6
Total Horas 42.0 14.0 4.0 90.0