DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES

ÁREA

Ingeniería aplicada

DISCIPLINA A LA QUE PERTENECE

Materiales metálicos, materiales cerámicos.

UOC a la que pertenece

N/A

PROBLEMA DE FORMACION

¿Cómo es la estructura interna de los materiales cerámicos y metálicos? ¿Cuál es la aplicación de los materiales cerámicos y metálicos? ¿Cuáles son las propiedades de los materiales cerámicos y metálicos? ¿Cuál es la respuesta de los materiales metálicos y cerámicos a los métodos de procesamiento?

CURSO (proyecto de aprendizaje)

Ciencia de Materiales I

SEMESTRE

Segundo semestre

PRERREQUISITOS

No

CORREQUISITOS

IMT 211 Introducción a Ingeniería de materiales

CRÉDITOS

4

HORAS DE ACOMPAÑAMIENTO

Teóricas

Prácticas

Trabajo Independiente

Trabajo Asistido

32

32

108

20

NÙMERO MÀXIMO DE ESTUDIANTES

15

JUSTIFICACIÓN

Es un aspecto clave que el estudiante en ingeniería de materiales desde el inicio de su formación se forme una idea clara de su quehacer profesional y su objeto de formación.  Por lo tanto en el plan de estudios de la Universidad de Antioquia se incluye este curso de ciencia de materiales I, para presentar los principios fundamentales de los materiales metálicos y cerámicos, y la relación que existe entre su estructura, su método de procesamiento, sus propiedades y sus aplicaciones.  Se pretende que los estudiantes se familiaricen con estos materiales, y puedan establecer desde una fase temprana de su formación, la diferencia que existe entre estos materiales y la razón de sus diferentes aplicaciones. Además, se busca que empiecen a conocer y adoptar el lenguaje técnico propio de la ingeniería de materiales en lo relacionado con los materiales metálicos y cerámicos.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer la fundamentación de los materiales metálicos y los materiales cerámicos para establecer la relación entre su estructura- procesamiento-propiedades-aplicaciones.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Establecer diferencias entre los materiales metálicos y los materiales cerámicos desde su estructura.
• Establecer la relación entre estructura-propiedades de los materiales metálicos y los materiales cerámicos con los métodos de procesamiento y su aplicación.

OBJETOS DE ESTUDIO  

Estructura de los materiales metálicos y cerámicos

Procesamiento de los materiales metálicos y cerámicos

Propiedades de materiales metálicos y cerámicos

Aplicaciones de los materiales metálicos y cerámicos.

MAPA CONCEPTUAL DE LA ESTRUCTURA DEL CURSO O ASIGNATURA

Se hace la organización de los objetos de estudio, mostrando, en forma gráfica, las relaciones lógicas que existen entre ellos.

Puede hacerse utilizando herramientas de software libres como cmaptools.

PROBLEMA

Los estudiantes ingresan al programa de Ingeniería de Materiales con poca claridad acerca los materiales metálicos y cerámicos, cómo se diferencian de otros materiales y entre ellos, cómo es la estructura interna que los rige de la cual dependen sus propiedades intrínsecas. Se requiere sentar las base teórica  fundamental  sobre el procesamiento de estos materiales y la influencia sobre su microestrutrua y propiedades, así como las aplicaciones para las cuales son destinados de acuerdo a las propiedades que poseen finalmente.

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

Se propone el curso de carácter teóricopráctico, utilizando una estrategia de aprendizaje basada en la aplicación de los conocimientos.  Así se plantea la realización de clases teóricas en que se desarrollan conceptos teóricos fundamentales con posteriores prácticas de laboratorio  

Realización de trabajos en equipos (prácticas e informes de laboratorio) para incentivar la discusión de los diferentes temas.

Realización de talleres de forma individual y/o en equipos.

Exposiciones magistrales por parte del profesor.

Evaluación individual al final de los módulos y quices antes de las prácticas de laboratorio.

DISEÑO DE EXPERIENCIA DE APRENDIZAJE ( cada experiencia es la descripción detallada de las actividades a realizar para dar respuesta a los interrogantes planteados a través de los problemas y por este medio lograr la comprensión de los objetos de estudio propuestos,

MÓDULO 1

IMPORTANCIA DE LOS MATERIALES METALICOS Y CERÁMICOS.  2 clases

Introducción sobre los materiales metálicos y cerámicos.

Video, taller de discusión.

MÓDULO 2

MATERIALES METÁLICOS

ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES METÁLICOS. 4 CLASES

Enlaces atómicos en los metales.

Las redes de  Bravais.

Estructuras cristalinas de los materiales metálicos.  Defectos cristalinos.

Metales puros y aleaciones metálicas.

Diagramas de fase en equilibrio: fases y constituyentes.

PRACTICA:

Identificación cualitativa de metales.

PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES  METÁLICOS  4 CLASES.

Procesamiento primario de materiales metálicos: El proceso de fundición.

Fenómenos de fusión y solidificación de metales.

Procesamiento secundario de Materiales Metálicos: Los procesos de conformación en frío y en caliente, procesos a altas temperaturas, procesos de arranque de material.

Transformaciones estructurales como consecuencia del procesamiento.

PRACTICAS

Práctica del proceso de  fundición

Práctica del proceso de laminación.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS: 4 CLASES

Propiedades de Materiales metálicos: 4 clases

Propiedades químicas, mecánicas, físicas, dimensionales y tecnológicas.

Ensayos para medir propiedades: los equipos, las probetas, los resultados, la interpretación.

PRÁCTICAS

Ensayos mecánicos: dureza y tracción.

Ensayo comportamiento químico.

AVANCES EN MATERIALES. METÁLICOS:  2 CLASES

Se abordan los desarrollos de metales en las últimas décadas.

Videos, taller de discusión.  

MÓDULO 3

MATERIALES CERÁMICOS

ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES CERÁMICOS: 4 CLASES

Enlaces atómicos

Estructuras cristalinas y no cristalinas de materiales cerámicos

Diagramas termodinámicos en los materiales cerámicos

PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES CERÁMICOS: 4 CLASES

Prensado, colado, extrusión

Conformado del vidrio

Procesamiento del cemento

PRACTICAS

Prácticas de colado, prensado

Videos de diferentes conformados

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS:  4 CLASES

Propiedades químicas, mecánicas, físicas, dimensionales y tecnológicas.

Ensayos para medir propiedades: los equipos, las probetas, los resultados, la interpretación.

PRACTICAS:

Pruebas de flexo-tracción.

Pruebas de densidad y contracción.

AVANCES DELOS MATERIALES CERÁMICOS: 4 CLASES

Se abordan los desarrollos de los cerámicos en las últimas décadas.

Videos, taller de discusión.  

EVALUACIÓN DEL CURSO O ASIGNATURA

MÓDULO 1.  TALLER INTRODUCTORIO DE MATERIALES METÁLICOS Y CERÁMICOS.                                        10%

MÓDULO 2. PRACTICAS MATERIALES METÁLICOS                                                                                                        30%

MÓDULO 3. PRÁCTICAS MATERIALES CERÁMICOS                                                                                                        30%

EVALUACIÓN PARCIAL MÓDULO DE METALES: Incluye todos los temas                                                                      15%

EVALUACIÓN PARCIAL MÓDULO DE CERÁMICOS: Incluye todos los temas                                                                 15%

RECURSOS PARA EL DESARROLLO DEL CURSO :

El curso tiene un manual, el cual se envía electrónicamente previamente al inicio de los temas.  Así mismo se envían las guías de laboratorio, las cuales deben leer obligatoriamente antes de cada práctica.  Antes de cada práctica se hace un quiz.

Para cada clase de laboratorio, en la guía se indican los materiales que se requieren.

LAS CLASES TEÓRICAS SE REALIZAN EN EL SALÓN 19-311.

LAS CLASES DE LABORATORIO SE REALIZAN EL LABORATORIO DE FUNDICIÓN, BLOQUE 19, PRIMER PISO ALA NORTE.

ES INDISPENSABLE SIEMPRE PARA TODOS LOS LABORATORIOS LLEVAR BATA DE LABORATORIO, ZAPATOS CUBIERTOS Y PANTALÓN LARGO, QUIEN NO CUMPLA ESTE REQUISITO, NO PUEDE ENTRAR A LA PRÁCTICA.

BIBLIOGRAFÍA

• Schey, John A.  Procesos de Manufactura.  Mc Graw Hill.   Tercera edición. México. 2002. 1003 p.

• Timings, R.L.  Tecnología de la Fabricación.  Representaciones y servicios de Ingeniería S.A. México. 1979. 389 p.

• Anusavice, Kenneth J. Phillips la ciencia de los materiales dentales. Elsevier España S.A. Edición: 11.Madrid. 2004 - 805 p.

• Donald R. Askeland. Ciencia e ingeniería de los materiales. Edición .4 International Thomson Editores S.A. Mexico. 2005. 1004 páginas.

• Hibbeler, R. C. 2005. Mechanics of materials, sixth edition. Prentice Hall.

• Millán Gómez, Simón (2006). Procedimientos de Mecanizado. Madrid: Editorial Paraninfo.

• Askeland, D.R. Ciencia e Ingeniería de los materiales, Tercera Edición. International Thomson Editores, 1998.

• R. Pizarro-Cabrera y A. Anaya-Pajuelo. Rev. Per. Quím. Ing. Vol. 2. 63-71 (1999).

• Hurlbut, Cornelius S., Klein, Cornelis.  Manual de Mineralogía de Dana.  Ed. Reverté S.A. Barcelona, 1992.

• Pero-Sanz Elorz, José Antonio.  Ciencia e Ingeniería de Materiales: Estructura, transformaciones, propiedades y selección.  CIE  inversiones editoriales DOSSAT.  5ª edición. Madrid,  España. 2006. Pp. 1-13.

• ASM.  Metals Handbook.   Vol 1.  Properties and selection of metals. American Society for Metals.  8a edición, Ohio, USA.

• Valencia Giraldo, Asdrúbal.  Que es la estructura? II Encuentro Nacional de Materiales “Módulo Metales”.  II Jornada de Corrosión y Protección.  Medellín.  Nov. 22-25 de 2006.

• Mejía H.D, Aristizabal R.E: Guía de Laboratorio de Procesos II, U de A, 2003

• Pérez A.M: Soldadura: Diseño de un programa de capacitación básico para operarios, Trabajo de Grado, U de A, 2001, pp 105-114.

• Apraiz J. Aceros especiales y otras aleaciones, 5 edición, Ed. Dossat, Madrid, 1975, pp 509-520.

• Gil Mur F.J., Bádenas C.A., Manero Planella J.M., Rius Daniel R. Politext Series,  Aleaciones ligeras, Volumen 106. Ed. UPC, 2001  

• Morral F.R. Metalurgia general, Volumen 2. Ed. Reverté, 1985. 750 p.

• N. E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Prentice Hall, 1999.

• W.F. Smith, Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, Mc Graw Hill, 1999.

• F. Aird, Metals, Fibers & Materials, Powerpro Series, 1994.

• J. Schaffer, A, Saxena, S. D. Antolovich, T. H. Sanders Jr., S. B. Warner, The Science and Design of Engineering Materials, Mc Graw Hill, 1999.

• M.N. Rahaman, Ceramic Processing and Sintering, Editorial: Marcel Dekker, Inc., second edition, New York, 2003.

• R.A. Terpstra, Ceramic Processing, Editorial: Chapman & Hall, Gran Bretaña, 1995.

• W.D. Callister. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales, Volumen 1. Ed. Reverté, Barcelona, 2007.

•  J. F. Shackelford, Atomic Bonding, en: Introduction to Materials Science for Engineers, Macmillan Publishing Company (New York), cap.2, 31-72 (1992).

• R.J. Borg y G.J. Dienes, Quantum Mechanical Principles and the Covalent Bond, en The Physical Chemistry of Solids, Academic Press, cap.6, 179-227 (1992).

• R.J. Borg y G.J. Dienes, Covalent Crystals, en The Physical Chemistry of Solids, Academic Press, cap.7, 227-285 (1992).

• T.L Brown. Química. La ciencia central, Pearson educational, Mexico 2004, 1152 pag.