DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

GUÍA DE APRENDIZAJE
INFORMACIÓN AL ESTUDIANTE
CURSO 2011-2012
DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA
ASIGNATURA:
Nombre en
Inglés:
Código UPM:
MATERIA:
CRÉDITOS ECTS:
CARÁCTER:
TITULACIÓN:
TIPO:
CURSO:
SEMESTRE:
CIENCIA DE MATERIALES
SCIENCE OF MATERIALS
565000234
MATERIALES
4,5
COMÚN
GRADUADO/A EN INGENIERÍA ELÉCTRICA POR LA UPM
OBLIGATORIA
SEGUNDO
TERCERO
CURSO ACADÉMICO
2011-2012
PERIODO IMPARTICION
IDIOMA IMPARTICIÓN
Septiembre- Enero
Sólo castellano
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Febrero - Junio
Sólo inglés
Ambos
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CURSO 2011-2012
DEPARTAMENTO
MECÁNICA INDUSTRIAL (EUITI)
COORDINADOR
Luis Lorenzo Gutiérrez
PROFESORADO
NOMBRE Y APELLIDO
DESPACHO
Correo electrónico
Teresa Aguinaco Castro
B-136
t.aguinaco@upm.es
Carmen Fonseca Valero
B-137
carmen.fonseca@upm.es
Luis Lorenzo Gutiérrez
B-050-3
luis.lorenzo@upm.es
CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA
ASIGNATURA
*Matemáticas Básicas
ASIGNATURAS
SUPERADAS
*Física aplicada a la ingeniería
*Química General
*Expresión Gráfica
*Informática
*Capacidad de análisis y síntesis
OTROS
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE
NECESARIOS
*Resolución de problemas
*Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica
*Estimación y programación del trabajo
*Capacidad de trabajar en un equipo interdisciplinar
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CURSO 2011-2012
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA
Código
CG1
CE1
CG2
CG3
CG4
CG5
CG6
CE2
CE3
CE4
Código
RA-01
RA-02
Ra-03
Ra-04
Ra-05
Ra-06
COMPETENCIA
Potenciar en el alumno la capacidad de conocimiento sobre la estructura
cristalina de la materia..
Capacitar al alumno para que pueda aplicar los conocimientos adquiridos al
reconocimiento e identificación de las diferentes estructuras cristalinas,
representación de planos y direcciones en los diferentes sistemas cristalinos a
partir de la notación utilizada por Miller..
Ayudar al alumno a comprender los fundamentos y propiedades derivadas de los
materiales metálicos..
Potenciar los conocimientos sobre los distintos constituyentes que pueden
aparecer en las aleaciones entre metales o entre metales y metaloides.
Potenciar en el alumno el interés por conocer las transformaciones que tiene
lugar en las aleaciones, durante el enfriamiento lento desde el estado líquido
hasta la temperatura ambiente.
Potenciar en el alumno la capacidad para adquirir conocimientos amplios y
precisos sobre las aleaciones hierro-carbono.
Conocer los fundamentos teóricos de las distintas familias de materiales
metálicos que podrá utilizar adecuadamente en el ejercicio de su profesión.
Adquirir conocimientos generales sobre los distintos materiales disponibles en
ingeniería así como mejorar la capacidad para elegir los materiales más
adecuados para cada aplicación.
Capacitar al alumno para que pueda adquirir conocimientos sobre distintos
materiales: metálicos, cerámicos, poliméricos y compuestos. Así como su
microestructura, propiedades, tratamientos y ensayos que se les realizan a los
distintos tipos de materiales.
Capacitar al alumno en la adquisición de destrezas en la resolución de los
distintos problemas que se le pueden plantear, en relación con el uso de los
distintos materiales en las distintas aplicaciones.
NIVEL
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
Conocimiento
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA
Conocimiento de los fundamentos teóricos de la moderna ciencia e ingeniería de los
materiales.
Conocimiento de las estructuras específicas de los diferentes materiales, así como
sus posibles aplicaciones o limitaciones en el uso de cada uno de ellos.
Conocimiento de los fundamentos de los diferentes ensayos: objeto, campo de
aplicación y equipos empleados.
Conocimientos básicos sobre el uso y aplicaciones industriales de los diferentes
materiales, en el campo de la Ingeniería Industrial.
Conocer las posibilidades de mejora de los diferentes materiales y adquirir las
competencias necesarias para la resolución de los distintos problemas que se pueden
plantear en el futuro ejercicio de la profesión.
Conocer las diferentes familias de materiales así como los parámetros de diseño y
métodos de procesado de los mismos.
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CURSO 2011-2012
CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO)
TEMA /
CAPÍTULO
Tema 1: El
estado cristalino
Tema 2: El
estado metálico
Tema 3:
Naturaleza y
constituyentes
de las aleaciones
APARTADO
1.1 Sustancias cristalinas.
1.2 Diversos tipos de cristales. Sistemas
cristalinos.
1.3. Determinación de la constante
reticular. Ecuación de Bragg.
1.4 Índices de Miller de rectas y planos.
1.5 Isomorfismo, polimorfismo y alotropía.
1.6 Proceso de cristalización. Defectos en
las redes cristalinas. Huecos, inserciones y
dislocaciones.
2.1 Redes cristalinas de los metales.
2.2 Nube electrónica. Fuerza y energía de
cohesión de los metales.
2.3 Red cúbica centrada, cúbica centrada
en las caras y hexagonal compacta.
2.4 Índice de coordinación. Radios
atómicos. Densidad atómica: teórica lineal
y superficial. Factor de empaquetamiento
en los diversos sistemas.
2.5 Direcciones y planos de máxima
densidad atómica en cada sistema y
propiedades que se derivan.
2.6 Sistemas de deslizamiento. Planos
compactos.
2.7 Estructura macroscópica en los metales.
Solidificación de un metal puro. Macro y
microestructuras.
2.8 El grano. Tamaño de grano. Bordes de
grano. Factores que regulan el tamaño de
grano y propiedades que se derivan.
3.1 Disolvente y soluto.
3.2 Concentración de las aleaciones en
masa, volumen y atómos.
3.3 Soluciones sólidas por sustitución.
Leyes de Hume-Rothery.
3.4 Soluciones sólidas por inserción.
Relación del tamaño de los átomos.
Propiedades de cada tipo de solución.
3.5 Saturación. Fases intermedias.
Compuestos intermetálicos e intersticiales.
Carburos.
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Indicadores de logro
relacionados
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CURSO 2011-2012
Tema 4:
Diagramas de
equilibrio de las
aleaciones
binarias.
Diagrama FeFe3C
Tema 5: Metales
y aleaciones
Tema 6:
Materiales
cerámicos y
vidrios
4.1 Fases, componentes y constituyentes.
4.2 Equilibrio termodinámico de un sistema.
Varianza o grados de libertad. Regla de las
fases. Principio de Le Chatelier y van Thoff.
4.3 Velocidad de transformación. Curvas de
enfriamiento. Solubilidad parcial.
4.4 Diagrama de metales totalmente
solubles en estado sólido. Difusión en los
cristales obtenidos.
4.5 Diagrama con solubilidad total en
estado líquido e insolubilidad total en
estado sólido. Eutécticos y sus propiedades.
4.6 Diagrama con solubilidad parcial en
estado sólido. Fases y constituyentes en
cada zona del diagrama. Diagrama con
peritécticos.
4.7 Transformaciones en estado sólido.
Diagrama con eutectoide y peritectoide.
4.8 Diagrama con compuestos
intermetálicos y fases intermedias. Reglas
de Portevin.
4.9 Constitución cristalina del hierro.
Diagrama de las aleaciones hierro-carburo
de hierro. Fases y constituyentes:
austenita, ferrita, perlita, ledeburita,
martensita y bainita. Propiedades de estas
fases y constituyentes..
5.1 Metales. Metales ligeros y metales no
ligeros.
5.2 Aluminio: propiedades y aplicaciones.
5.3 Magnesio, Berilio y Titanio: propiedades
y aplicaciones de estos metales.
5.4 Cobre: propiedades y aplicaciones.
5.5 Bronces y latones: clasificación y
propiedades.
6.1 introducción.
6.2 Estructuras cristalinas de materiales
cerámicos sencillos: estructura del tipo AX,
AmXp, AmBnXp, estructura del grafito.
Cerámicas formadas por silicatos.
Imperfecciones en las estructuras
cristalinas.
6.3 Diagramas de fases en los materiales
cerámicos. Cerámicas funcionales de
ingeniería. Propiedades de los cerámicos
industriales: propiedades mecánicas,
térmicas, termomecámicas. Propiedades
eléctricas y electrónicas. Propiedades
magnéticas. Propiedades químicas.
Aplicaciones.
6.4 Cermets. Materiales metalocerámicos.
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CURSO 2011-2012
Tema 7:
Materiales
conductores,
semiconductores
y aislantes
Tema 8:
Materiales
magnéticos y
materiales
superconductores
Tema 9:
Materiales
poliméricos
Tema 10:
Materiales
compuestos
6.5 Vidrios, propiedades de los vidrios y
conformado del vidrio. Cerámicas vítreas.
7.1 Conductividad eléctrica. Conducción
electrónica
7.2 Modelo de bandas de energía y
conductividad eléctrica.
7.3 Movilidad de los electrones. Conducción
eléctrica en metales.
7.4 Semiconductores intrínsecos.
Mecanismo de conducción eléctrica en
semiconductores intrínsecos. Fabricación de
semiconductores de gran pureza. Difusión y
consideraciones sobre la difusión. Leyes de
Fick
7.5 Semiconductores extrínsecos. Difusión
de impurezas en obleas de silicio.
7.6 Comportamiento dieléctrico. Rigidez
dieléctrica. Materiales dieléctricos. Aislantes
de Mott.
8.1 Campos magnéticos y magnitudes.
Tipos de magnetismo. Dominios
ferromagnéticos.
8.2 Materiales magnéticamente blandos y
materiales magnéticamente duros.
8.3 El estado superconductor. Propiedades
magnéticas de los superconductores.
8.4 Flujo de corriente y campos magnéticos
en superconductores. Aplicaciones.
9.1 Introducción.
9.2 Estructura y clasificación de los
polímeros.
9.3 Reacciones de polimerización.
Polimerización por adición y por
condensación. Grado de polimerización.
9.4 Comportamiento de los polímeros
termoplásticos.
9.5 Elastómeros.
9.6 Polímeros termoestables. Aditivos.
Conformado de polímeros. Propiedades y
aplicaciones
10.1 Generalidades..
10.2 Compuestos endurecidos por
dispersión. Compuestos reforzados con
fibras. Tipos de fibras, fabricación y
características. Presentaciones industriales.
Matrices. Cargas y aditivos.
10.3 Fabricación de materiales compuestos.
Interfase fibra-matriz.-Tipos de unión fibramatriz. Propiedades y aplicaciones de los
materiales compuestos.
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CURSO 2011-2012
Práctica 1:
Ensayos de
dureza
Práctica 2:
Ensayo de
tracción
Práctica 3:
Ensayos de
caracterización
de polímeros
Dureza Brinell, normativa. Dureza Poldi.
Dureza Vickers, normativa. Dureza
Rockwell, normativa. Ensayos dinámicos:
pendular, Shore, etc.
Ensayo de tracción de aceros a temperatura
ambiente. Normativa, diagrama esfuerzos
deformaciones, símbolos, escalas, etc.
Cálculo de deformaciones. Tensión
ingenieril y tensión verdadera. Ley de
semejanza o ley de Barba.
Ensayo de dureza Shore. Ensayo de
tracción y ensayo para la medida del
esfuerzo de relajación.
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CURSO 2011-2012
BREVE
DESCRIPCIÓN
DE
LAS
MODALIDADES
ORGANIZATIVAS
UTILIZADAS
Y
METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS
CLASES DE TEORIA
Sesiones académicas teóricas, clases magistrales en las que se
planteará la participación activa de los alumnos.
CLASES PROBLEMAS
Sesiones académicas teóricas con participación activa de los alumnos.
PRÁCTICAS
Sesiones académicas prácticas e interactivas.
TRABAJOS
INDIVIDUALES
TRABAJOS EN
Actividades personales dirigidas.
GRUPO
Sesiones en grupos reducidos en los que los alumnos expondrán
dudas y cuestiones al profesor.
TUTORÍAS
Presenciales y/o virtuales. Las presenciales se realizarán en los
horarios establecidos.
OTROS
Otro trabajo personal autónomo.
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CURSO 2011-2012
RECURSOS DIDÁCTICOS
BIBLIOGRAFÍA
Fundamentos de Ciencia e Ingeniería de materiales. Smith, W.F.,
Madrid, McGraw Hill, Tercera edición 2003.
Introducción a la Ciencia e Ingeniería de de los Materiales, Vol. 1 y 2.
Callister, W.D., Barcelona, Reverte, 1998.
Ciencia de los materiales: Teoría, ensayos, tratamientos. Coca
Rebollero, P. y Rosique Jiménez, J., Madrid, Pirámide, 1996.
Introducción a la Ciencia de Materiales para ingenieros. Shackelfor,
J.F., Madrid, Prentice Hall, D.L., 1998.
Introducción al conocimiento de materiales. Barroso Herrero, S.;
Ibáñez Ulargui, J., Publicaciones UNED, 2008.
Polímeros. Areizaga, J; Cortázar, J.M; Iruin, J.J., Madrid, Síntesis,
2000
Materiales plásticos: Propiedades y Aplicaciones, Rubin, I.I., México,
Limusa cop. 1999.
Materiales compuestos, Hull, Derek, Barcelona, Reverté, 1987.
Diseño y análisis de materiales compuestos, Tsai, Stephen,
Barcelona, Reverte, 1988.
RECURSOS WEB
- Materiales impresos
- Laboratorio de ensayos mecánicos
EQUIPAMIENTO
- Laboratorio de ensayos nos destructivos
- Material audiovisual (transparencias, presentaciones en Power Point
y vídeos)
- Enseñanza asistida por ordenador
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INFORMACIÓN AL ESTUDIANTE
CURSO 2011-2012
CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA
MES
QUINCENA
ACTIVIDADES
AULA
LABORATORIO
TRABAJO
INDIVIDUAL
TRABAJO EN
GRUPO
ACTIVIDADES
EVALUACIÓN
OTROS
1ª
Tema 1 (T y P)
-----
-----
-----
-----
-----
2ª
Tema 2 (T y P)
Práctica 1
Trabajo
-----
Control Temas 1 y 2
-----
1ª
Tema 3 (T y P)
Práctica 1
Trabajo
-----
-----
-----
2ª
Tema 4 (T y P)
Práctica 2
Trabajo
-----
Control Temas 3 y 4
-----
1ª
Temas 5/6
Práctica 2
-----
Trabajo
-----
-----
2ª
Temas 7/8
-----
-----
Trabajo
-----
-----
1ª
Temas 9
Práctica 3
Trabajo
-----
-----
-----
2ª
Tema 10
Práctica 3
Trabajo
-----
Control Temas 9 y 10
-----
1ª
-----
-----
-----
-----
Examen final
-----
2ª
-----
-----
-----
-----
Examen final
-----
Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Ene.
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GUÍA DE APRENDIZAJE
INFORMACIÓN AL ESTUDIANTE
CURSO 2011-2012
SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA
EVALUACIÓN
Ref
INDICADOR DE LOGRO
Relacionado
con RA:
LO-01
Conocer el orden y la disposición atómica característica de los
sólidos cristalinos. Comprender la nomenclatura de Miller aplicada a
los diferentes sistemas.
Adquirir conocimientos claros y precisos sobre las principales redes
de los materiales metálicos y de las propiedades que de ellas se
derivan.
Conocer la naturaleza de las diferentes fases y constituyentes que
se presentan en las aleaciones, así como sus peculiaridades.
Conocer
conceptos
fundamentales
de
los
procesos
de
transformación
relacionados
con
el
desarrollo
de
las
transformaciones que se producen durante el proceso de
solidificación y enfriamiento en diferentes aleaciones. Aplicar los
conocimientos adquiridos al diagrama de equilibrio de fases FeFe3C.
Conocer las características y propiedades de los principales metales
y aleaciones utilizados en ingeniería.
Conocer los diagramas de fase propios de los materiales cerámicos
y los principales compuestos presentes en estos materiales.
Conocer las propiedades funcionales de los principales materiales
utilizados en la ingeniería eléctrica y electrónica industrial.
Conocer el comportamiento de los materiales en presencia de
campos magnéticos, así como las características de los materiales
superconductores y la influencia de la temperatura en la
conductividad de los materiales.
Conocer la estructura de los polímeros así como sus características
mecánicas y termoplásticas.
Conocer la estructura y propiedades de los materiales compuestos
así como sus principales aplicaciones en ingeniería.
RA-01
LO-02
LO-03
LO-04
LO-05
LO-06
LO-07
LO-08
LO-09
LO-10
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RA-02
RA-02
RA-05
Ra-04
Ra-06
Ra-06
RA-01
Ra-01
Ra-01
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INFORMACIÓN AL ESTUDIANTE
CURSO 2011-2012
EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA)
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
EVALUABLES
• EC: Evaluación Continua
• EF: Examen Final
• PL: Prácticas de Laboratorio
MOMENTO
LUGAR
Aula
Aula
Laboratorio
PESO EN
LA
CALIFICAC
IÓN
30%
60%
10%
CRITERIOS DE CALIFICACIÓN
-
La calificación final de la asignatura (CF) será la resultante de la evaluación continua
realizada a lo largo de la docencia presencial (30%), la realización y evaluación de las
prácticas de laboratorio (10%) y el examen final (60%). Los criterios con los que se
procederá a evaluar a los alumnos incluirán el nivel de aprendizaje alcanzado de los
contenidos teóricos de la asignatura, las capacidades mostradas para aplicar esos
contenidos, la resolución creativa de problemas propuestos y las destrezas mostradas
para la interacción con los profesores y sus compañeros durante todo el proceso de
enseñanza-aprendizaje.
- Las notas de las diferentes actividades evaluables se calificarán en una escala de 0 a 10
puntos.
- Para aprobar la asignatura será necesario cumplir las siguientes condiciones:
Nota EC ≥ 4 y nota EF ≥ 4 y nota PL ≥ 4 y CF ≥ 5
- La Evaluación Continua valorará: los trabajos individuales, las actividades grupales y la
realización de ejercicios en el aula.
Notas:
1. El Cronograma que se presenta en la GA se ha programado para el caso de 15 semana lectivas
presenciales en el semestre. Si las circunstancias del curso académico impiden llegar al máximo de
semanas propuesto, la programación presentada se ajustará a las semanas, por la Subdirección de
Ordenación Académica del Centro, redistribuyendo la programación presentada y cumpliendo con los
objetivos de aprendizaje presentados en esta Guía.
2. Para los alumnos que deseen seguir el modelo de evaluación mediante sólo prueba final y para las
convocatorias extraordinarias se realizará exclusivamente un examen escrito, que podrá contener
preguntas de desarrollo y/o demostraciones y/o ejercicios numéricos. La calificación final será la
obtenida en este examen. En todo caso, para aprobar la asignatura será imprescindibles haber realizado
y aprobado las prácticas de laboratorio.
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