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Guía docente 2017-18 - 10312019 - Ciencia de los materiales
TITULACIÓN: | Grado en Química |
CENTRO: | FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES |
CURSO: | 2017-18 |
ASIGNATURA: | Ciencia de los materiales |
NOMBRE: Ciencia de los materiales | |||||
CÓDIGO: 10312019 | CURSO ACADÉMICO: 2017-18 | ||||
TIPO: Obligatoria | |||||
Créditos ECTS: 6.0 | CURSO: 4 | CUATRIMESTRE: PC | |||
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_prtf_664048.html |
NOMBRE: ELICHE QUESADA, DOLORES | ||
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 - 029 | E-MAIL: deliche@ujaen.es | TLF: 953211861 |
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/81266 | ||
URL WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_prtf_664048.html | ||
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3803-9595 |
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, prestando especial atención a las propiedades y la selección de materiales
Código | Denominación de la competencia |
B1 | Capacidad de análisis y síntesis |
B2 | Capacidad de organización y planificación |
C20 | Comprender las propiedades y aplicaciones de los materiales |
P4 | Habilidad para manejar instrumentación química estándar, como la que se utiliza para investigaciones estructurales y separaciones. |
Q3 | Competencia para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información Química. |
Resultados de aprendizaje | |
Resultado 312019A | - Conoce todas aquellas propiedades de los materiales que agregan valor tecnológico e industrial y cual es el fundamento químico-físico de las mismas. |
Resultado 312019B | Conoce cuáles son los materiales de interés tecnológico e industrial y el por qué de su importancia. |
Resultado 312019C | Sabe relacionar sus propiedades de interés tecnológico con la estructura de sus átomos y moléculas. |
Resultado 312019D | - Capacidad para adquirir los conocimientos teóricos mínimos necesarios que permitan entender el fundamento de la utilización de los diferentes materiales en la industria. |
Resultado 312019E | - Capacidad de seleccionar adecuadamente entre los diferentes tipos materiales y elegir los más idóneos de acuerdo a las prestaciones requeridas tecnológicamente. |
Resultado 312019F | - Capacidad para el aprendizaje y utilización de las distintas máquinas que se emplean en la determinación de las propiedades de los materiales. |
Resultado 312019G | - Capacidad para resolver problemas relacionados con los procesos de obtención de materiales metálicos y conocimiento de las normas relativas a la clasificación de dichos materiales. |
Resultado 312019H | - Conocimiento de los distintos procedimientos existentes para la conformación de resinas termoplásticos. |
Resultado 312019I | - Conocimiento de las distintas técnicas relativas a la conformación de materiales cerámicos modernos. |
Resultado 312019J | - Conocimiento de los procesos de conformación de los materiales compuestos |
Bloque 1: CRISTALES METÁLICOS, SOLIDIFICACIÓN Y DIFUSIÓN.
Bloque 2: DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO.
Bloque 3: MATERIALES METÁLICOS, CORROSIÓN.
Bloque 4: MATERIALES NO METÁLICOS, MAGNÉTICOS Y ÓPTICOS.
Bloque 5: ENSAYOS DE MATERIALES
Bloque 1: CRISTALES METÁLICOS, SOLIDIFICACIÓN Y DIFUSIÓN.
TEMA 1: LA CIENCIA DE LOS MATERIALES. LA ELECCIÓN DEL MATERIAL
TEMA 2: ESTRUCTURA CRISTALINA Y AMORFA. 2.1. Estados de la materia. 2.2. Átomos y enlaces atómicos. 2.3. Sustancias cristalinas y amorfas. 2.4. Orden cristalino. 2.5. Red espacial y celdilla unitaria. 2.6. Sistemas cristalinos, redes de Bravais. 2.7. Isomorfismo, polimorfismo y alotropía. 2.8. Estudio geométrico de las redes metálicas. 2.8.1. Empaquetamientos. 2.8.2. Número de coordinación. 2.8.3. Factor de empaquetamiento. 2.8.4. Origen de las estructuras. 2.8.4.1. Cúbica simple. 2.8.4.2. Cúbica centrada. 2.8.4.3. Cúbica centrada en las caras. 2.8.5. Origen de los huecos. 2.8.5.1. Localización. 2.8.5.2. Medida de su espacio o tamaño. 2.9. Densidad teórica, lineal y superficial. 2.10. Índices de Miller: planos y direcciones. 2.11. Índices de Miller-Bravais para las celdas unidad hexagonales: planos y direcciones.
TEMA 3: IMPERFECCIONES CRISTALINAS. 3.1. Influencia de los defectos. 3.2. Grupos de defectos. 3.2.1. Vibraciones reticulares de origen térmico. 3.2.2. Puntuales. 3.2.3. Lineales. 3.2.4. Superficiales. 3.3. Clases de defectos puntuales: 3.3.1. Vacantes. 3.3.2. Intersticios. 3.3.3. Impurezas. 3.3.4. Defecto de Frenkel. 3.3.5. Defecto de Schottky. 3.4. Defectos lineales o dislocaciones. 3.5. Defectos superficiales: 3.5.1. Empaquetamientos. 3.5.2. Maclas. 3.5.3. Defectos de empaquetamiento.
TEMA 4: SOLIDIFICACIÓN Y DIFUSIÓN. Aleaciones 4.1. Introducción. 4.2. Fases de la cristalización. 4.3. Factores que regulan el proceso de cristalización. 4.4. Microestructura. 4.5. Solidificación en lingotes. 4.6. Defectos en la solidificación. 4.6.1. Heterogeneidades de la microestructura. 4.6.2. Heterogeneidades químicas y físicas. 4.7. Procesos de solidificación rápida (R. S. T.). 4.8. Características de los productos obtenidos por R. S. T. 4.9. Difusión. Introducción. 4.10. Mecanismos de difusión. 4.10.1. Mecanismo de difusión por vacantes o sustitucional. 4.10.3. Mecanismo de difusión intersticial. 4.10.3. Mecanismo de difusión de intercambio de átomos. 4.11. Energía de activación. 4.12. Concentración. Gradiente de concentración. 4.13. Tipos de difusión. 4.14. Influencia del tiempo en la difusión. 4.15. Difusividad. 4.16. Leyes de Fick. 4.17. Ejemplos de difusión. Aplicaciones. 4.18. Metales puros y aleaciones. 4.19. Constitución de las aleaciones. 4.20. Tipos de aleaciones. Composición. 4.21. Soluciones sólidas. Tipos. 4.22. Leyes de Hume-Rothery. 4.23. Fases intermedias. 4.24. Insolubilidad. 4.25. Propiedades de las soluciones sólidas. 4.26. Determinación del tipo de solución sólida. 4.27. Soluciones sólidas ordenadas.
Bloque 2: DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO.
TEMA 5: EQUILIBRIO DE SISTEMAS. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO. TRANSFORMACIONES FUERA DE EQUILIBRIO. 5.1. Equilibrio de sistemas. 5.1.1. Sistema material: Componentes y fases. 5.1.2. Sistemas de equilibrio, factores de equilibrio y grados de libertad. 5.1.3. Regla de las fases (Ley de Gibbs). 5.2. Diagramas de equilibrio. 5.2.1. Diagramas de equilibrio. Fases de un sistema. 5.2.2. Construcción de un diagrama de equilibrio. 5.2.3. Reparto de masas. Ley de la palanca. 5.2.4. Tipos de diagramas binarios según solubilidad. 5.2.5. Reglas de interpretación de los diagramas de equilibrio. 5.3. Transformaciones de fase de no equilibrio (punto de termodinámico). 5.3.1. Equilibrio metaestable. Enfriamiento de no equilibrio. 5.3.2. Segregación y cercado (Coring y Surrounding). 5.3.3. Precipitación y sobresaturación.
Bloque 3: MATERIALES METÁLICOS, CORROSIÓN.
TEMA 6: ALEACIONES FÉRREAS: ACEROS Y FUNDICIONES. 6.1. Productos metalúrgicos. 6.2. El hierro. Estados alotrópicos del hierro. 6.3. Formas comerciales del hierro. 6.4. Diagrama hierro-carbono. 6.5. Clasificación de las aleaciones hierro-carbono. 6.6. Constituyentes estructurales de equilibrio de los aceros. 6.6.1. Austenita. 6.6.2. Ferrita. 6.6.3. Cementita. 6.6.4. Perlita. 6.7. Influencia del carbono en las propiedades de los aceros. 6.8. Clasificación de los aceros. 6.9. Formas comerciales de los aceros. 6.10. Fundiciones. Diagrama hierro-grafito. 6.11. Constituyentes estructurales de las fundiciones. 6.11.1. Grafito. 6.11.2. Steadita. 6.11.3. Ledeburita. 6.11.4. Ferrita. 6.11.5. Perlita. 6.12. Clasificación de las fundiciones. 6.12.1. Fundición blanca. 6.12.2. Fundición gris. 6.12.3. Fundición atruchada. 6.12.4. Fundición dúctil o con grafito esferoidal. 6.12.5. Fundición maleable. 6.12.6. Fundición aleada.
TEMA 7: ALEACIONES FÉRREAS:TRATAMIENTOS TÉRMICOS. 7.1. Introducción. 7.2. Transformaciones de la austenita. 7.3. Transformaciones isotérmicas. Transformación martensítica. 7.4. Relación entre las curvas de enfriamiento y el diagrama TTT. 7.5. Transformaciones de la martensita durante el enfriamiento continuo. Curvas de la S. 7.6. Recocido. Tipos de recocido. 7.7. Normalizado. 7.8. Temple. 7.8.1. Factores que influyen en el temple. 7.8.2. Tipos de temple. 7.8.3. Templabilidad y capacidad de temple. Medida de la templabilidad. 7.9. Revenido. Factores que influyen en el revenido. 7.10. Tratamientos termoquímicos
TEMA 8: ALEACIONES NO FÉRREAS . 8.1. El cobre sin alear. 8.2. Propiedades y aplicaciones. 8.3. Recocido contra acritud. 8 .4. Clas ificación de las aleaciones de cobre. 8.5. Latones: propiedades y aplicaciones. 8.6. Bronces. Tipos de bronces: al estaño, al aluminio, al níquel, al silicio. 8.7. Aplicaciones y tratamientos térmicos. 8.8. El aluminio sin alear. 8.9. Propiedades y aplicaciones. 8.10. Principales aleaciones de aluminio. Clasificación. 8.11. Aleaciones para forja: tratamientos térmicos. 8.12. Aleaciones para moldeo: modificación de las aleaciones Al-Si. 8.13. Propiedades y aplicaciones de las aleaciones de aluminio. 8.14. Otras aleaciones no férreas de amplio uso industrial.
TEMA 9: CORROSIÓN Y CONTROL DE LA CORROSIÓN. 9.1. Conceptos e importancia. 9.2. Fundamentos electroquímicos. 9.3. Velocidad de corrosión. 9.4. Tipos de corrosión. 9.5. Lucha contra la corrosión: métodos.
Bloque 4: MATERIALES NO METÁLICOS, MAGNÉTICOS Y ÓPTICOS.
TEMA 10: MATERIALES CERÁMICOS. 10.1. Estructuras de materiales cerámicos sencillos. Cristales iónicos. 10.2. Estructuras de silicato. 10.3. Materiales cerámicos no cristalinos: vidrios. Temperatura de transición vítrea. 10.4. Propiedades y clasificación de las cerámicas. 10.5. Comportamiento mecánico de las cerámicas. 10.6. Cerámicas industriales. Materiales abrasivos.
TEMA 11: MATERIALES POLIMÉRICOS. 11.1. Compuestos moleculares de cadena larga. 11.2. Cristalinidad de los polímeros. 11.3. Estructuras amorfa y semicristalina de los termoplásticos. 11.4. Elastómeros. 11.5. Redes tridimensionales: polímeros termoestables. 11.6. Mecanismos de polimerización. 11.7. Grado de polimerización. 11.8. Comportamiento de los polímeros. 11.9. Aditivos. 11.10. Polímeros industriales.
TEMA 12: MATERIALES COMPUESTOS. 12.1. Introducción. Concepto de material compuesto. 12.2. Matriz y refuerzo. Tipos de Matrices. Consideraciones sobre la matriz. 12.3. Refuerzo con fibras. Materiales más utilizados. 12.4. Refuerzo con partículas. 12.5. Comportamiento mecánico. Aplicaciones.
Bloque 5: ENSAYOS DE MATERIALES
TEMA 13: ENSAYOS DE TRACCIÓN, FLEXIÓN Y TECNOLÓGICOS. 13.1. Ensayo de tracción. Definiciones. Diagramas. Probetas. Ejecución del ensayo. Resultados. 13.2. Ensayo de flexión: fundamentos, diagrama de flexión. 13.3. Ensayos tecnológicos: plegado, embutición, forja, corte, punzonado.
TEMA 14: ENSAYOS DE DUREZA. 14.1. Clasificación de los métodos de medida de la dureza. 14.2. Ensayos de dureza por penetración estática: Brinell, Vickers y Rockwell. 14.3. Ventajas e inconvenientes.
TEMA 15: ENSAYOS DE CHOQUE. 14.1. Ensayos de resiliencia. Conceptos. Importancia. 14.2. Factores de influencia. 14.3. Tipos y dimensiones de las probetas. 14.4. Ensayo Charpy. Ensayo Izod.
TEMA 16: TÉCNICAS METALOGRÁFICAS. MACROSCOPÍA Y MICROSCOPÍA. 16.1. El laboratorio metalográfico. 16.2. Macroscopía: preparación y ataque. Técnicas macroscópicas. 16.3. Microscopía: fases de la preparación de muestras. 16.4. El microscopio metalográfico. 16.5. Observación de diferentes constituyentes estructurales. 16.6. Medidas del tamaño de grano.
TEMA 17: ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. 17.1. Inspección visual. 17.2. Inspección mediante ultrasonidos. Fundamentos físicos. Naturaleza y propiedades de las ondas ultrasónicas. 17.3. Equipos y técnicas de operación. 17.4. Ensayos por métodos magnéticos. Fundamentos físicos. Técnicas y equipos. 17.5. Detección de grietas superficiales. Líquidos penetrantes. Consideraciones sobre la severidad de los defectos.
Prácticas
Ensayo de Tracción
Ensayos de dureza
Ensayo de choque
Ensayo de corrosión con cámara de niebla salina
Visualización de las reacciones anódicas y catódicas
Metalografía. Observación de distintos constituyentes estructurales y determinación del tamaño de grano
Selección de materiales (prácticas de ordenador).
ACTIVIDADES | HORAS PRESENCIALES | HORAS TRABAJO AUTÓNOMO | TOTAL HORAS | CRÉDITOS ECTS | COMPETENCIAS (códigos) |
---|---|---|---|---|---|
A1 - Clases expositivas en gran grupo
|
44.0 | 66.0 | 110.0 | 4.4 |
|
A2 - Clases en grupos de prácticas
|
14.0 | 21.0 | 35.0 | 1.4 |
|
A3 - Tutorías colectivas
|
2.0 | 3.0 | 5.0 | 0.2 |
|
TOTALES: | 60.0 | 90.0 | 150.0 | 6.0 |
Las sesiones académicas teóricas consistirán en clases magistrales del contenido del programa para todo el grupo con objeto de ofrecer al alumnado una visión general y sistemática de los distintos temas, destacando los aspectos más importantes de los mismos, de tal forma, que de forma clara se ofrece al alumnando la posibilidad de motivación por quienes son expertos en la materia, a través del diálogo y el intercambio de ideas. Una exposición previa de los objetivos de cada tema y sus aplicaciones específicas al campo de la Química, servirán de base para centrar su interés y motivar su aprendizaje. El posterior desarrollo de cada tema irá precedido de una descripción general de contenidos, ilustrados a través de presentaciones en Microsoft Office PowerPoint, de las cuales el alumnado dispondrá previamente en la plataforma ILIAS, así como la ayuda de pizarra en aquellos contenidos que lo requieran. En algunos temas se emplean sesiones audiovisuales para una mejor compresión de los contenidos. En estas sesiones se planteará la participación activa del alumnado.
Las sesiones académicas prácticas en el aula son un complemento indispensable para afianzar los conocimientos teóricos y profundizar en ellos. Consistirán en la resolución tanto del profesor como del alumnado de problemas referentes a los temas desarrollados en las clases magistrales que permitirá desarrollar al alumnado competencias como capacidad de análisis, resolución de problemas y aplicación de conocimientos a la práctica, favoreciendo la participación y la autoconfianza del alumnado. Por otro lado, se realizarán prácticas experimentales de laboratorio en grupos reducidos (máx. 25 estudiantes), en las que se darán a conocer metodologías y técnicas experimentales relevantes para el estudio de los materiales. El alumnado dispondrá previamente de un guión con la documentación necesaria para la realización de las prácticas. Las prácticas constarán de una breve explicación teórica y a continuación, la explicación del funcionamiento del instrumental a utilizar. Posteriormente el alumno/a pasará a realizar dicha práctica elaborando un informe que será evaluado. Además se realizarán prácticas de ordenador con el software CES EduPack para apoyar y mejorar la ense ñanza sobre materiales, ingeniería, diseño y sostenibilidad. CES EduPack proporciona una amplia base de datos con información sobre materiales y sus procesos de transformación, potentes herramientas de software y una gran variedad de material de apoyo. También incorpora una metodología estructurada que va a permitir a los alumnos comparar materiales y procesos, así como realizar ejercicios de selección de materiales .
Tutorías colectivas: Sesiones en las que el alumnado expondrá al profesor: resolución de dudas o interrogantes en la comprensión de los contenidos, orientación, revisión de problemas, seguimiento y evaluación de las actividades dirigigidas, así como presentación y exposiciones de trabajos, etc., que surjan a lo largo del desarrollo de la asignatura
ASPECTO | CRITERIOS | INSTRUMENTO | PESO |
---|---|---|---|
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales | Asistencia y participación en clases magistrales y de laboratorio. Entrega de actividades | Control de asistencia y observación. Evaluación de las actividades entregadas | 10.0% |
Conceptos teóricos de la materia | Dominio de los conocimientos de la materia teóricos y prácticos | Examen Teórico | 75.0% |
Prácticas de laboratorio/campo/uso de herramientas TIC | Dominio y organización de las tareas de laboratorio, recogida e interpretación de resultados. Capacidad para trabajar en grupo. | Evaluación de las prácticas de laboratorio | 15.0% |
Examen escrito en las fechas indicadas oficialmente en la guía del alumno. Esta prueba objetiva consistirá en responder a preguntas cortas o tipo test en las que se abordan los aspectos más importantes de la asignatura, además de en la resolución de problemas (C20; B1; B2; Q3)
Prácticas de laboratorio y de ordenador: P4; B2; Q3;C20
Asistencia y participación activa en clase, (5%), para conseguir el 5% de calificación el alumno debe asistir al menos al 80 % de las clases y participar activamente, entrega de actividades (10%): B1;B2;Q3; C20
- Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. Edición: 5ª ed.. Autor: Smith, William F.. Editorial: México ; Madrid : McGraw-Hill Education, cop. 2014 (C. Biblioteca)
- Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Edición: Ed. en español, reimp. Autor: Callister, William D.. Editorial: Barcelona [etc.]: Reverté, 2010 (C. Biblioteca)
- Ciencia e ingeniería de materiales. Edición: 6ª ed.. Autor: Askeland, Donald R.. Editorial: México: CENGAGE Learning, 2012 (C. Biblioteca)
- Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. Edición: 7ª ed.. Autor: Shackelford, James F.. Editorial: Madrid : Pearson Educación, 2010 (C. Biblioteca)
- Ciencia e ingeniería de los materiales. Edición: -. Autor: Montes, Juan Manuel. Editorial: Madrid : Paraninfo, cop. 2014 (C. Biblioteca)
- Introducción a la metalurgia física. Edición: 2ª ed. Autor: Avner, Sydney H.. Editorial: México[etc.]: McGraw-Hill, Cop.1988 (C. Biblioteca)
- Ciencia de materiales: selección y diseño. Edición: -. Autor: Mangonon, Pat L.. Editorial: México [etc.] : Pearson Educación, 2001 (C. Biblioteca)
- Ciencia de materiales para ingenieria. Edición: -. Autor: Thornton, Peter D.. Editorial: Mexico [etc.]: Prentice-Hall hispanoamericana, cop., 1987 (C. Biblioteca)
- Metalurgia especial. Edición: -. Autor: Herenguel, Jean. Editorial: Bilbao: Urmo, 1976 (C. Biblioteca)
- Tecnología de plásticos para ingenieros. Edición: -. Autor: Meysenbug, C.M. von. Editorial: Bilbao: Urmo, 1982 (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)
Semana | A1 - Clases expositivas en gran grupo | A2 - Clases en grupos de prácticas | A3 - Tutorías colectivas | Trabajo autónomo | Observaciones | |
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Nº 1 11 - 17 sept. 2017 |
3.0 | 0.0 | 0.0 | 4.5 | Tema 1, Tema 2 | |
Nº 2 18 - 24 sept. 2017 |
5.0 | 1.0 | 0.0 | 9.0 | Tema 2, Tema 3 | |
Nº 3 25 sept. - 1 oct. 2017 |
3.0 | 0.0 | 0.0 | 4.5 | Tema 4 | |
Nº 4 2 - 8 oct. 2017 |
6.0 | 0.0 | 0.0 | 9.0 | Tema 5, Tema 6 | |
Nº 5 9 - 15 oct. 2017 |
3.0 | 0.0 | 0.0 | 4.5 | Tema 6 | |
Nº 6 16 - 22 oct. 2017 |
3.0 | 1.0 | 0.0 | 6.0 | Tema 7 | |
Nº 7 23 - 29 oct. 2017 |
3.0 | 1.0 | 0.0 | 6.0 | Tema 8 | |
Nº 8 30 oct. - 5 nov. 2017 |
3.0 | 0.0 | 0.0 | 4.5 | Tema 9 | |
Nº 9 6 - 12 nov. 2017 |
3.0 | 0.0 | 0.0 | 4.5 | Tema 10 | |
Nº 10 13 - 19 nov. 2017 |
2.0 | 0.0 | 0.0 | 3.0 | Tema 10; Tema 11 | |
Nº 11 20 - 26 nov. 2017 |
3.0 | 1.0 | 0.0 | 6.0 | Tema 11 | |
Nº 12 27 nov. - 3 dic. 2017 |
3.0 | 0.0 | 1.0 | 6.0 | Tema 12 | |
Nº 13 4 - 10 dic. 2017 |
0.0 | 0.0 | 1.0 | 1.5 | ||
Nº 14 11 - 17 dic. 2017 |
0.0 | 10.0 | 0.0 | 15.0 | Tema 13 (Laboratorio) Tema 14 (Laboratorio); Tema 15 (Laboratorio); Tema 16 (Laboratorio) Tema 17 (Laboratorio); | |
Nº 15 18 - 21 dic. 2017 |
4.0 | 0.0 | 0.0 | 6.0 | Tema 12 | |
Total Horas | 44.0 | 14.0 | 2.0 | 90.0 |