Nombre: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
Código: 509102010
Carácter: Obligatoria
ECTS: 6
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 2º - Segundo cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
[CB5 ]. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
[CG1 ]. Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de esta orden, la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización.
[CG3 ]. Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
[CE9 ]. 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.
[CT3 ]. Aprender de forma autónoma.
Las competencias específicas y objetivos de aprendizaje que se desarrollarán con la asignatura, y que se indican a continuación, permitirán que el alumno al finalizar el curso sea capaz de:
R1) Exponer la constitución de los materiales y las teorías que explican, desde el punto de vista de la constitución interna de la materia, sus propiedades y comportamiento en servicio. Explicar el concepto de sólido cristalino y los conceptos básicos de cristalografía para distinguir las principales estructuras cristalinas metálicas que se precisan para justificar la organización cristalina de los metales
R2) Explicar el proceso de solidificación de metales y aleaciones y la influencia de las condiciones de operación sobre las propiedades finales del sólido. Distinguir las imperfecciones reticulares que presentan las redes cristalinas reales. Describir la importancia del movimiento de vacantes en el mecanismo de difusión atómica en el estado sólido y explicar la relación entre la teoría de las dislocaciones con los procesos de deformación plástica. Distinguir los distintos mecanismos de endurecimiento de metales y aleaciones y su relación con la variación de sus propiedades eléctricas. Distinguir los dos mecanismos básicos de difusión atómica y resolver problemas de difusión (cementación, nitruración, dopado de semiconductores, etc)
R3) Describir las características mecánicas de los materiales y su determinación mediante ensayos estandarizados
R4) Usar e interpretar los diagramas de fases para conocer la microestructura que presenta una aleación a una temperatura determinada y en especial el diagrama Fe-C. Describir los distintos tratamientos térmicos que se aplican en aceros y aleaciones no férreas y su relación con la aparición de nuevas microestructuras o la transformación de las estructuras de equilibrio que conlleva un cambio de propiedades
R5) Explicar la distribución y los efectos de los elementos de aleación en aceros y conocer las propiedades de los principales aceros utilizados en distintas aplicaciones industriales. Discutir las microestructuras, propiedades y aplicaciones de las diferentes fundiciones y explicar la influencia de la velocidad de enfriamiento en la solidificación. Exponer las propiedades y aplicaciones de las aleaciones de cobre y níquel utilizadas en la industria. Discutir las propiedades y aplicaciones de las aleaciones ligeras de aluminio, magnesio y titanio utilizadas en la industria. Describir el mecanismo de endurecimiento por precipitación de segundas fases
R6) Exponer la relación estructura-propiedades de los polímeros y comprender su comportamiento térmico y mecánico. Distinguir los distintos tipos de materiales compuestos y calcular sus propiedades mecánicas y funcionales
R7) Explicar el número y la energía de los electrones de un sólido para justificar el comportamiento de un material como conductor, semiconductor o aislante. Describir las teorías de bandas y de zonas, la teoría cuántica del electrón libre, la densidad de estados y la distribución de Fermi-Dirac. Describir las propiedades eléctricas de los materiales conductores y los modelos teóricos (clásico y cuántico) que justifican la conductividad eléctrica. Describir los efectos que sobre la conductividad de los metales producen la temperatura, los defectos de la estructura cristalina, la adición de elementos de aleación en solución sólida, pequeños contenidos adicionales de elementos-impurezas, la deformación plástica y el tratamiento de precipitación de segundas fases
R8) Discutir las propiedades eléctricas de los semiconductores y los modelos teóricos que justifican la semiconducción. Discutir las características dieléctricas y aislantes de los materiales y los indicadores que cuantifican y cualifican su elección para el diseño de elementos aisladores
R9) Explicar el origen microscópico del magnetismo, clasificar los materiales en función de su comportamiento frente al campo magnético y distinguir materiales magnéticos blandos y duros
R10) Describir los fundamentos de corrosión y degradación de materiales
Microestructura de Materiales. Propiedades y aplicaciones de materiales metálicos, polímeros, cerámicos y compuestos. Tratamientos de Materiales. Ensayos e Inspección de Materiales. Normativa. Selección de materiales.
Bloque I. Estructura de los Materiales
Tema 1. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de Materiales.
Tema 2. Estructura cristalina.
Tema 3. Solidificación, imperfecciones cristalinas y mecanismos de endurecimiento.
Tema 4. Difusión en estado sólido.
Bloque II. Transformaciones y Tratamientos
Tema 5. Propiedades mecánicas.
Tema 6. Aleaciones metálicas y diagramas de fase.
Tema 7. Diagrama hierro¿carbono.
Tema 8. Tratamientos térmicos.
Bloque III. Materiales de Ingeniería
Tema 9. Aleaciones férreas.
Tema 10. Aleaciones no férreas.
Tema 11. Materiales cerámicos.
Tema 12. Polímeros y materiales compuestos
Bloque IV. Propiedades funcionales y comportamiento en servicio
Tema 13. Propiedades térmicas.
Tema 14. Propiedades eléctricas y electrónicas.
Tema 15. Propiedades magnéticas.
Tema 16. Propiedades ópticas.
Tema 17. Fundamentos de corrosión y degradación de materiales
Prácticas de laboratorio: Se desarrollan diferentes sesiones de prácticas de laboratorio con el objeto de que los alumnos utilicen instrumentación
Práctica 1. Metalografía Práctica 2. Ensayos Mecánicos Práctica 3. Ensayos No Destructivos Práctica 4. Tratamientos Térmicos Práctica 5. Efecto Hall Práctica 6. Caracterización de materiales
Prácticas en el Aula de Informática
Se desarrollarán sesiones de prácticas en el aula de informática con el objeto de que los alumnos aprendan a establecer los criterios de ingeniería necesarios para realizar la selección de materiales más adecuados en función de aplicación final. Para ello utilizarán el programa CES EduPack.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
Section I. Structure of materials
Unit 1. Introduction to materials science.
Unit 2. Crystalline structure.
Unit 3. Solidification, defects and hardening mechanisms.
Unit 4. Solid state diffusion.
Section II. Phase transitions and treatments
Unit 5. Mechanical properties.
Unit 6. Metal alloys and phase diagrams.
Unit 7. Iron¿carbon diagram.
Unit 8. Heat treatments.
Section III. Engineering materials
Unit 9. Ferrous alloys.
Unit 10. Non ferrous alloys.
Unit 11. Ceramic materials.
Unit 12. Polymers and composites
Section IV. Functional properties and failure analysis
Unit 13. Thermal properties.
Unit 14. Electric and electronic properties.
Unit 15. Magnetic properties.
Unit 16. Optical properties.
Unit 17. Corrosion and degradation of materials
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc.
Clase expositiva utilizando técnicas
de aprendizaje cooperativo.
Resolución de dudas planteadas por
los estudiantes.
Se tratarán los temas de mayor
complejidad y los aspectos más
relevantes.
Se resolverán problemas tipo y se
analizarán casos prácticos. Se
enfatizará el trabajo tanto en plantear
métodos de resolución,
como en los resultados. Se
plantearán problemas y/o casos
prácticos similares para que los
alumnos los vayan resolviendo
individualmente, siendo guiados por
el profesor.
43
100
Clase en laboratorio: prácticas.
Las sesiones prácticas de laboratorio
son fundamentales para acercar el
entorno de trabajo industrial al
estudiante y permiten enlazar
contenidos teóricos y prácticos de
forma directa.
12
100
Clase en aula de informática: prácticas.
Mediante las sesiones de aula de
informática se pretende que los
alumnos adquieran habilidades
básicas computacionales y manejen
programas y herramientas de diseño,
selección y simulación profesionales
2
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua).
Se realizarán pruebas escritas de tipo
individual. Estas pruebas permiten
comprobar el grado de consecución
de las competencias específicas.
3
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final).
Se realizarán pruebas escritas de tipo
individual. Estas pruebas permiten
comprobar el grado de consecución
de las competencias específicas.
3
100
Tutorías.
Las tutorías serán individuales o e grupo con objeto de realizar un
seguimiento individualizado y/o
grupal del aprendizaje.
Revisión de exámenes por grupos y
motivación por el aprendizaje
2
100
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo.
Elaboración de los informes de
prácticas siguiendo criterios de
calidad establecidos
Estudio de la materia. Resolución de
ejercicios propuestos por el profesor.
115
0
Pruebas escritas oficiales: Se evaluará especialmente el aprendizaje individual por parte del alumno de los contenidos específicos disciplinares abordados.
Realización de pruebas escritas que abarcan todos los contenidos del programa de la asignatura. Debe superarse con una nota mínima de 4 sobre 10. Se podrá diviidir en dos partes. La primera parte tendrá un peso del 40% sobre la nota final y abarcará los Bloques I y II del programa de la asignatura. La segunda parte tendrá un peso del 35% y abarcará los Bloques III y IV del programa de la asignatura. Para superar cada uno de estas partes será necesario obtener una nota mínima de 4 sobre 10 en cada una de ellas.
Las pruebas constarán de cuestiones teóricas y prácticas orientadas a la descripción de conceptos y definiciones, justificación de afirmaciones y supuestos prácticos, etc. También incluirá problemas y cuestiones numéricas de media o larga extensión para evaluar la capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica y la capacidad de análisis.
75 %
Evaluación por el profesor, Autoevaluación y Coevaluación (evaluación por compañeros) mediante criterios de calidad desarrollados (rúbricas) de informes de laboratorio, problemas propuestos, actividades de Aprendizaje Cooperativo, etc.
La evaluación de la ejecución de las prácticas de laboratorio se realizará a partir de memorias, informes y/o cuestionarios que evalúen las destrezas y habilidades en el manejo de los equipos y técnicas impartidas durante las mismas. Esta evaluación tendrá un peso del 15% sobre la nota final y se realizará una vez completado el programa de prácticas de laboratorio.
La evaluación de la ejecución de las prácticas de informática se realizará a partir de memorias, informes y/o cuestionarios que evalúen las destrezas y habilidades en el manejo de los programas informáticos de selección de materiales. Esta evaluación tendrá un peso del 5% sobre la nota final y se realizará una vez completado el programa de prácticas de informática.
La resolución de los problemas o trabajos planteados durante el desarrollo de la asignatura y su presentación mediante el informe correspondiente una vez finalizado el programa de teoría corresponderá a un 5% de la nota final.
En el caso de que un alumno no logre superar la asignatura, pero haya superado alguna de las pruebas de evaluación anteriormente descritas, las calificaciones serán conservadas para el siguiente curso académico.
25 %
Sistema de evaluación final: prueba única sobre contenidos teóricos, aplicados y/o aspectos prácticos de la asignatura
Realización de pruebas escritas que abarcan todos los contenidos del programa de la asignatura. Debe superarse con una nota mínima de 4 sobre 10. Se podrá diviidir en dos partes. La primera parte tendrá un peso del 40% sobre la nota final y abarcará los Bloques I y II del programa de la asignatura. La segunda parte tendrá un peso del 35% y abarcará los Bloques III y IV del programa de la asignatura. Para superar cada uno de estas partes será necesario obtener una nota mínima de 4 sobre 10 en cada una de ellas.
Las pruebas constarán de cuestiones teóricas y prácticas orientadas a la descripción de conceptos y definiciones, justificación de afirmaciones y supuestos prácticos, etc. También incluirá problemas y cuestiones numéricas de media o larga extensión para evaluar la capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica y la capacidad de análisis.
La prueba se realizará en el periodo habilitado para la realización de las pruebas finales. Esta actividad es equivalente a la prueba escrita descrita sobre los contenidos del programa de la asignatura para el sistema de evaluación continua, de forma que se considerará la nota obtenida por el estudiante que haya superado uno o los dos parciales mediante el sistema de evaluación continuo también para este sistema de evaluación, no debiendo realizarse de nuevo si ya ha sido realizada y superada, a no ser que el alumno así lo solicite.
75 %
Sistema de evaluación final: pruebas complementarias (integración de actividades realizadas durante el cuso)
La evaluación de la ejecución de as prácticas de laboratorio se realizará a partir de memorias, informes y/o cuestionarios que evalúen las destrezas y habilidades en el manejo de los equipos y técnicas impartidas durante las mismas. Esta evaluación tendrá un peso del 15% sobre la nota final y se realizará en el período habilitado para la realización de las pruebas finales.
La evaluación de la ejecución de las prácticas de informática se realizará a partir de memorias, informes y/o cuestionarios que evalúen las destrezas y habilidades en el manejo de los programas informáticos de selección de materiales. Esta evaluación tendrá un peso del 5% sobre la nota final y se realizará en el período habilitado para la realización de las pruebas finales.
La resolución de los problemas o trabajos planteados durante el desarrollo de la asignatura y su presentación mediante el informe correspondiente en el período habilitado para la realización de las pruebas finales corresponderá a un 5% de la nota final.
Las actividades anteriormente descritas son equivalentes a las descritas para el sistema de evaluación continua, de forma que se considerará la nota obtenida por el estudiante que las haya superado mediante el sistema de evaluación continuo también para este sistema de evaluación, no debiendo realizarse de nuevo si ya han sido realizadas, a no ser que el alumno así lo solicite.
25 %
El seguimiento del aprendizaje se realizará mediante las siguientes actividades:
¿ Cuestiones planteadas en clase y actividades en clase de teoría y problemas.
¿ Supervisión durante las sesiones de trabajo presencial de seminarios de problemas y revisión de los problemas propuestos para ser realizados individualmente o en equipo (no presencial).
¿ Elaboración de listas de ejecución durante las sesiones de prácticas de laboratorio.
¿ Presentaciones de trabajos individuales y en grupo e informes técnicos.
¿ Tutorías.
Autor: Hosford, William F.
Título: Materials for engineers
Editorial: Cambridge University Press
Fecha Publicación: 2008
ISBN: 9780521899970
Autor: Mangonon, Pat L.
Título: Ciencia de materiales selección y diseño
Editorial: Pearson Educación
Fecha Publicación: 2001
ISBN: 9702600278
Autor: Shackelford, James F.
Título: Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros
Editorial: Prentice Hall, D.L.
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9788483229606
Autor: Askeland, Donald R.
Título: Ciencia e ingeniería de los materiales
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 2001
ISBN: 8497320166
Autor: Smith, William F.
Título: Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales [
Editorial: McGraw-Hill,
Fecha Publicación: 2014
ISBN: 9781456240004
Autor: Montes, J.M.
Título: Ciencia e ingeniería de los materiales
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 2014
ISBN: 9788428330176
Autor: Martínez Baena, Manuel Antonio
Título: Tratamientos térmicos de los materiales metálicos aceros y otras aleaciones susceptibles de tratamiento térmico
Editorial: Pedeca,
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9788461227518
Autor: Callister, William
Título: Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales
Editorial: Reverté
Fecha Publicación: 2012
ISBN: 9788429172522
Autor:
Título: ASM handbook
Editorial: American Society of Metals
Fecha Publicación: 2001
ISBN: 0871703777
Programa informático CES Edupack