1

SÍLABO Z217 CIENCIA DE LOS MATERIALES 2015-1

1. DATOS GENERALES

Facultad: Ingeniería Industrial y Mecánica Carrera: Ingeniería Mecánica, Ingeniería Electromecánica,

Ingeniería Automotriz e Ingeniería Aeronáutica Número de créditos: 4 Coordinador: Luis Carlos Castillo Martínez Requisitos: ZQ01 Química Inorgánica

Competencias: Diseño y Fabricación

2. FUNDAMENTACIÓN Desarrollar en el alumno la comprensión delos fundamentos tecnológicos del área de la ciencia de los materiales, así como el reconocer y comprender la naturaleza, el comportamiento y las propiedades de los materiales tradicionales y no tradicionales utilizados en la ingeniería (aleaciones hierro-carbono, materiales no metálicos, polímeros, semiconductores y compuestos), para que pueda determinar y seleccionar los materiales más adecuados para sus diseños de ingeniería.

3. SUMILLA

Evolución de los materiales y su estructura atómica. Enlaces químicos y estructuras cristalinas. Microscopía y cristalografía. Deformación en las estructuras cristalinas y Deformaciones elásticas y plásticas. Solidificación de metales y aleaciones, Transformaciones de Fases y Aleaciones Hierro-Carbono. Metales no metálicos, semiconductores y compuestos.

4. LOGRO GENERAL DE APRENDIZAJE a) El alumno comprende y explica la estructura atómica y cristalina de los materiales.

b) El alumno comprende y describe los fundamentos de la Cristalografía.

c) El alumno reconoce y describe los defectos estructurales presentes en los materiales.

d) El alumno describe y explica la teoría de la deformación plástica.

e) El alumno describe y explica los procesos de transformaciones de fase.

f) El alumno reconoce y analiza los tratamientos térmicos.

g) El alumno comprende y describe las características, propiedades y diferencias de los

principales materiales no tradicionales usados en aplicaciones de ingeniería.

5. UNIDADES Y LOGROS ESPECÍFICOS DE APRENDIZAJE

Unidad de aprendizaje N°1 Estructura Atómica y Cristalografía

Semana 01, 02, 03 y 04

Logro específico de aprendizaje Al final de la unidad de aprendizaje el estudiante comprenderá y explicará la estructura atómica y cristalina de los materiales, así como los fundamentos en que se basa la Cristalografía para la representación de las estructuras de los materiales, de forma clara y concisa. Temario

Evolución de Materiales y Estructura Atómica Introducción al curso. Evolución histórica. Importancia. Estructura interna de los materiales. Estructura atómica (teoría clásica y cuántica).

Enlaces Químicos y Estructuras Cristalinas Estructura molecular. Enlaces moleculares primarios y secundarios. Estructura cristalina. Celda unitaria. Retículo elemental. Redes fundamentales.

Microscopia y Cristalografía Metalografía por microscopia óptica. Metalografía por microscopia electrónica. Cristalografía. Direcciones y planos cristalográficos. Índices de Miller.

Unidad de aprendizaje N°2 Defectos y Deformaciones estructurales

Semana 05, 06 y 07

Logro específico de aprendizaje Al final de la unidad de aprendizaje el estudiante reconoce y explica los defectos puntuales y de superficie de las estructuras cristalinas, así como domina la teoría de la deformación plástica, utilizando un lenguaje técnico propio de la carrera.

Temario

Defectos en las Estructuras Cristalinas Defectos puntuales (vacancias, sustitución de átomos, átomos intersticiales), lineales (dislocaciones) y de superficie (enlaces incompletos, fronteras de granos).

Deformación Elástica y Plástica Deformación elástica y plástica. Diagrama de deformación. Fluencia. Propiedades mecánicas de los materiales. Características de los materiales.

Unidad de aprendizaje N°3 Transformaciones de Fases

Semana 08, 09, 10 y 11

Logro específico de aprendizaje Al final de la unidad de aprendizaje el estudiante reconoce y describe los procesos de solidificación sufren los metales y las aleaciones, las transformaciones de fases, los diagramas Fe-C y reconoce su importancia en los tratamientos térmicos.

Temario

Solidificación de Metales y Aleaciones Diagramas de solidificación (metales puros y mezclas).Nucleación y crecimiento. Sistemas de Aleaciones. Aleaciones Ferrosas y No Ferrosas. Diagramas Ni-Cu.

Transformaciones de Fases Transformaciones. Transformaciones de fase en estado sólido de los metales. Solubilidad en estado sólido. Diagramas TTTs.

Aleaciones Hierro-Carbono y Tratamientos Térmicos Aleaciones Hierro-Carbono (productos siderúrgicos). Diagramas de Fases de Sistemas Metálicos. Diagrama de fases Fe-C. Tratamientos Térmicos.

Unidad de aprendizaje N°4 Materiales no tradicionales

Semana 12, 13 y 14

Logro específico de aprendizaje Al final de la unidad de aprendizaje el estudiante comprende y describe las características, propiedades y diferencias para los principales materiales no metálicos, semiconductores y materiales compuestos, todo ello desde un punto de vista descriptivo utilizando un lenguaje técnico apropiado para la carrera.

Temario

Materiales no metálicos polímeros termoplásticos y termoestables Materiales no metálicos (grupos principales, tipos de enlaces químicos, propiedades). Polímeros (clasificación, estados y sus transiciones, propiedades, aplicaciones).

Materiales Semiconductores Generalidades (conductividad, donador, características electro-físicas, foto-conducción).Germanio y Silicio (propiedades, usos, tecnología en circuitos integrados).

Materiales Compuestos Principios de obtención. Exigencias a las Matrices Y refuerzos. Tipos de refuerzos (partículas dispersas, fibras, refuerzos laminares). Interacción matriz-refuerzo.

6. METODOLOGÍA Dictado de clases teórico-prácticas con ayuda de herramientas multimedia y visita a laboratorios especializados de la carrera, promoviendo el aprendizaje basado en evidencias. Se tratarán temas prácticos de la especialidad durante el desarrollo del curso. La interacción con los estudiantes es permanente (diálogos, debates y resolución de problemas), se fomentará el trabajo en equipo en el salón de clases y el aprendizaje autónomo a través de trabajos de investigación.

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN

El promedio final (PF) del curso se determina de la siguiente manera:

PF = (0.1PC1 + 0.1PC2 + 0.2PC3 + 0.2PL + 0.4EF)

Donde: PC1 es una práctica grupal de 4 estudiantes. PC2 y PC3 son prácticas calificadas individuales. PL es promedio de laboratorios (LC1+LC2+LC3)/3 EF es Examen Final

Nota:

Sólo se podrá rezagar el Examen Final.

El examen rezagado incluye los contenidos de todo el curso.

No se elimina ninguna práctica o laboratorio calificado.

La nota mínima aprobatoria es 12 (doce).

8. FUENTES DE INFORMACIÓN

Bibliografía base:

ASKELAND, D. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Editorial Paraninfo S.A, México, 2008.

SMITH, W. Fundamentos de Ciencia e Ingeniería Materiales. Editorial McGraw-Hill, 2006.

9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Unidad de aprendizaje Semanas Tema Actividades y Evaluaciones

Unidad 01 Estructura Atómica y

Cristalografía

01 Evolución de materiales y estructura atómica

Dialogo sobre importancia del curso y su aplicación práctica en la ingeniería.

02

Enlaces químicos y estructuras cristalinas

Revisión de conceptos previos, requeridos por el curso, por medio de preguntas.

03

Microscopía y Cristalografía

Tarea: Investigar el principio de funcionamiento de los microscopios.

04

Laboratorio calificado 1 Practica calificada 1

Laboratorio 01: Determinación del índice de tamaño de grano. Práctica calificada 01.

Unidad 02 Defectos y

Deformaciones estructurales

05 Defectos en Estructuras Cristalinas

Reconoce los tipos de defectos presentes en las redes cristalinas.

06

Deformación Elástica y Plástica

Maneja los diagramas de esfuerzos de los materiales.

07

Laboratorio calificado 2 Practica calificada 2

Laboratorio 02: Ensayo de Dureza de Rockwell. Práctica calificada 02.

Unidad 03 Transformaciones de

Fases

08

Solidificación de Metales y Aleaciones

Maneja los diagramas de sistemas de aleaciones.

09

Transformaciones de Fases Maneja los diagramas TTT.

10 Aleaciones Hierro-Carbono y Tratamientos Térmicos

Maneja e interpreta el Diagrama de Hierro-Carbono.

11

Laboratorio calificado 3 Practica calificada 3

Laboratorio 03: Estudio de muestras ferrosas y no ferrosas con microscopio.

Unidad 04 Materiales no tradicionales

12

Materiales no metálicos, polímeros termoplásticos y termoestables

Revisión de conceptos previos, por medio de preguntas.

13

Materiales Semiconductores

Dialogo abierto sobre las bondades de los semiconductores.

14

Materiales Compuestos

Dialogo sobre la utilidad de los conocimientos adquiridos en el curso.

15 EXAMEN FINAL

10. FECHA DE ACTUALIZACIÓN: 01/11/2014