Universidad de Jaén

NINGUNO

En la asignatura que nos ocupa, se pretende dar al alumno los conocimientos de la estructura, composición, procesado, propiedades y comportamiento en servicio de las distintas familias de materiales y sus interrelaciones.

Ser capaz de seleccionar los materiales en función de sus aplicaciones en los diferentes ámbitos de la ingeniería.

Conocer los ensayos normalizados más adecuados para la evaluación de las propiedades y el comportamiento de los materiales y analizar e interpretar los resultados.

NINGUNA

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.

BLOQUE I: Introducción a la Ciencia e Ingeniería de Materiales

BLOQUE II: Química de los materiales

BLOQUE III: Estructura de los materiales

BLOQUE IV: Propiedades de los materiales.

BLOQUE V: Materiales Metálicos

BLOQUE VI: Materiales Cerámicos

BLOQUE VII: Materiales Poliméricos.

BLOQUE VIII: Materiales Compuestos

BLOQUE I: Introducción a la Ciencia e Ingeniería de Materiales

 

TEMA 1. INTRODUCCION A LA CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES

Materiales e Ingeniería. Ciencia e Ingeniería de los materiales. Tipos de materiales. Criterios de selección. Relación entre estructura. Propiedades y Procesado. Influencia de los agentes externos en el comportamiento de los materiales.

 

BLOQUE II: Química de los materiales.

 

TEMA 2. ESTRUCTURA ATÓMICA Y ENLACES.

Concepto de energía radiante: Su cuantificación, frecuencia e intensidad. Modelos atómicos. Espectro de emisión. Números cuánticos de los electrones. Principio de exclusión. Configuración electrónica de los elementos. Fuerzas y energías de interacción entre átomos. Enlaces.

 

TEMA 3. DISOLUCIONES.

Tipos de disoluciones. Formas de expresar la concentración. Solubilidad de cristales iónicos: influencia de la temperatura. Solubilidad de gases en líquidos: efecto de la presión y la temperatura. Disoluciones ideales: solutos no volátiles. Mezclas de líquidos: ideales y reales.

 

TEMA 4. TERMOQUÍMICA.

Entalpía de reacción. Calor y trabajo: equivalente mecánico del calor. Funciones de estado. Primer principio de la termodinámica. Energía interna y entalpía. Capacidad calorífica: variación de la energía interna y la entalpía con la temperatura. Estados estándar. Entalpías de formación. Determinación indirecta de las entalpías de reacción: ley de Hess. Procesos espontáneos. Reversibilidad y espontaneidad. La entropía y el segundo principio de la Termodinámica. Interpretación molecular de la entropía. Entropías absolutas y tercer principio. Energía libre: definición e interpretación física. Energía libre y espontaneidad.

 

TEMA 5.  EQUILIBRIO QUÍMICO.

Reacciones reversibles. Constante de equilibrio. Equilibrios homogéneos. Formas expresar la constante de equilibrio. Equilibrios heterogéneos. Factores que afectan el equilibrio químico: concentración, presión, volumen y temperatura. Producto de solubilidad. Solubilidad con un ión común. El pH y la solubilidad.

 

TEMA 6. ELECTROQUÍMICA.

Ajuste de reacciones redox. Cedas galvánicas y electroquímicas. Ley de Faraday. Potenciales estándar de electrodo y sentido de las reacciones redox. Serie electroquímica. Efecto de la concentración en la fem de la celda. Celdas de concentración. Baterías. Tipos y funcionamiento. Procesos electroquímicos. Corrosión y protección contra la corrosión

 

 

BLOQUE III: Estructura de los materiales.

 

TEMA 7. ESTRUCTURA CRISTALINA.

Estado sólido: Sólidos cristalinos y amorfos. Sistemas cristalinos y celdilla elemental. Notaciones cristalográficas: índices de Miller. Isomorfismo. Polimorfismo y alotropía. Redes cristalinas de los metales. Distancias interatómicas y densidades. Introducción a la determinación de estructuras cristalinas. Imperfecciones Cristalinas: Defectos puntuales. Dislocaciones, su movimiento. Defectos superficiales. Bordes de grano.

 

TEMA 8. ALEACIONES.

Introducción.  Composición y constitución de las aleaciones. -Soluciones sólidas: Disolvente y soluto. Soluciones sólidas por sustitución. Soluciones sólidas por inserción. Densidad teórica de las soluciones sólidas. Soluciones sólidas ordenadas. Superredes. Compuestos intermetálicos. Fases intermedias. Estructuras defectivas. Insolubilidad.

 

TEMA 9. DIFUSION.

Difusión. Mecanismo del Proceso de difusión: Difusión por vacantes y difusión lntersticial. Difusión en régimen estacionario (Primera Ley de Fick). Difusión en régimen no estacionario (Segunda Ley de Fick). Efecto de la temperatura sobre la difusión. Aplicaciones del Proceso de difusión.

 

TEMA 10. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Introducción. Sistema material. Componentes y fases. Equilibrio de un sistema. Factores de equilibrio. Clases de equilibrio. Varianza o grados de libertad.- Regla de las Fases (Ley de Gibbs). Principio de Le Chatelier. Curvas de enfriamiento. Subfusión o sobrefusión. Ley general del reparto de masa. Diagramas binarios de solidificación: Sus tipos. Reacciones eutéctica, peritéctica y monotéctica. Transformaciones en estado sólido: Cambios de estado alotrópico. Reacciones eutectoide y peritectoide.  Diagramas de equilibrio con compuestos y fases intermedias. Reglas generales sobre diagramas de equilibrio binarios.  Introducción a los diagramas de equilibrio ternarios.

 

 

BLOQUE IV: Propiedades de los materiales.

 

TEMA 11. PROPIEDADES MECÁNICAS.

Introducción. Esfuerzos y tensiones. Deformación de un monocristal. Influencia de las dislocaciones en la deformación pIástica. Deformación de un metal policristalino. Fibrado. Acritud. Restauración. Recristalización. Crecimiento del grano. Trabajo en frío y en caliente.

 

TEMA 12. INTRODUCCIÓN A LOS ENSAYOS. ENSAYOS DE TRACCIÓN Y DE FLUENCIA.

Introducción a los ensayos: Clasificación.- Ensayo de tracción. Diagrama de esfuerzos y deformaciones. Cálculo del alargamiento de rotura. Probetas. Módulo de tenacidad. Coeficiente de plenitud. Ensayos de tracción en caliente. Ensayos de fluencia viscosa.

 

TEMA 13. ENSAYO DE DUREZA.

Introducción.- Dureza Brinell.- Dureza Vickers. Microdureza.- Dureza Rockwell.- Otros métodos de ensayo de dureza.

 

TEMA 14. ENSAYOS CON TENSIONES MULTIPLES.

Introducción. Roturas dúctil y frágil. Efectos enfragilizadores: Entallas. Triaxialidad. Temperatura. La resiliencia. Métodos de ensayo. Consideraciones sobre la resiliencia.

 

TEMA 15. FATIGA. ENSAYOS DE FATIGA.

Introducción. Estudio de las solicitaciones variables. Proceso de rotura por fatiga. Curva y límite de fatiga. Diagrama de fatiga. Influencia de la carga estática. Diagrama simplificado para aceros. Factores que influyen en la fatiga. Ensayos de fatiga. La fatiga a nivel de piezas.

 

 

 

TEMA 16. MACROGRAFIA Y MICROGRAFIA.

Introducción. Toma de muestras. Preparación de muestras. Macrografía.- Micrografía.

 

TEMA 17. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.

Introducción. Calidad de un material. Ensayos con líquidos penetrantes. Ensayos con rayos X. Ensayos con rayos gamma. Ensayos con ultrasonidos. Ensayos magnéticos.

 

BLOQUE V: Materiales Metálicos

 

TEMA 18. ALEACIONES FERREAS.

Introducción. El hierro. Aceros y fundiciones. Diagrama de equilibrio de las aleaciones hierro-carbono. La austenita en el diagrama Fe-C. Transformaciones isotérmicas de la austenita. Tipos de curvas TTT. Factores que influyen. Transformaciones de la austenita mediante enfriamientos continuos.

 

TEMA 19. TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS.

Introducción. Calentamientos y enfriamientos. Severidad de temple. Recocido. Tipos de recocidos. Normalizado. Temple. Templabilidad y capacidad de temple. Medida de la templabilidad: Diámetros críticos. Curvas de la U. Ensayo Jominy. Factores que influyen en la templabilidad. Defectos del temple. Tipos de temple. Revenido. Tratamientos termoquímicos.

 

TEMA 20. ACEROS ALEADOS.

Aceros al carbono y aceros aleados. Objetivos de los elementos de aleación. Influencia de los elementos de aleación sobre: El diagrama de equilibrio Fe-C. El tamaño de grano La templabilidad. La transformación martensítica Los revenidos.- Criterios de clasificación de aceros. Aceros de resistencia. Aceros de gran elasticidad. Aceros de fácil mecanización. Aceros de cementación. Aceros de nitruración. Aceros con propiedades magnéticas. Aceros de herramientas. Aceros inoxidables.

 

TEMA 21. ALEACIONES NO FERREAS: ALEACIONES LIGERAS.

Introducción. Aluminio: Aplicaciones. Elementos de aleación. Constituyentes. Clases de aleaciones. Magnesio: Aplicaciones. Elementos de aleación. Constituyentes. Clases de aleaciones. Titanio: Aplicaciones. Aleaciones.  Tratamientos térmicos de las aleaciones ligeras.

 

TEMA 22. ALEACIONES NO FERREAS: METALES PESADOS.

Cobre y sus aleaciones: Latones y bronces. Tipos. Propiedades y tratamientos. Aleaciones antifricción. Aleaciones refractarias. Otras aleaciones de metales pesados.

 

BLOQUE VI: Materiales Cerámicos

 

TEMA 23. MATERIALES CERÁMICOS.

Introducción. Estructura cristalina de cerámicos sencillos. Estructuras de silicatos. Procesamiento de cerámicas. Cerámicos tradicionales y de ingeniería. Propiedades de los cerámicos. Vidrios.

 

TEMA 24. ÁRIDOS

Fuente de áridos. Clasificación. Usos. Propiedades de los áridos.

 

TEMA 25 CEMENTO.

Introducción. Composición química del cemento. Propiedades. Tipos de cemento. Aditivos del cemento.

 

 

BLOQUE VII: Materiales Poliméricos.

 

TEMA 26. MATERIALES POLIMERICOS.

Introducción. Reacciones de polimeración. Métodos industriales de polimerización. Procesado de materiales plásticos. Termoplásticos. Plásticos termoestables. Elastómeros. Caucho. Deformación y endurecimiento de materiales plásticos. Termofluencia y fractura de materiales poliméricos.

 

TEMA 27. AGLOMERANTES ASFÁLTICOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS.

Tipos y usos. Propiedades químicas del asfalto. Caracterización. Clasificaciones de los asfaltos. Diseño de mezclas. Aditivos.

 

BLOQUE VIII: Materiales Compuestos

 

TEMA  28. MATERIALES COMPUESTOS.

Introducción. Plásticos reforzados con fibras. Procesado en moldes abiertos y en moldes cerrados. Estructuras tipo "sandwich". Compuestos de matriz metálica. Compuestos de matriz cerámica.

 

TEMA 29.HORMIGÓN.

Introducción. Propiedades. Ensayos. Hormigones autocompactantes. Hormigones ligeros. Hormigones pesados. Hormigones poliméricos. Hormigones con fibra.