UNIDAD 1

INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE MATERIALES

Objetivo: Entender la importancia de las particularidades microestructurales para explicar las propiedades de los materiales de ingeniería

SESIÓN (1)

Introducción a la Ciencia de Materiales

Objetivo: Conocer la historia de la ciencia de los materiales y su evolución hasta nuestros días.

Comprender la relación la relación de la ciencia y materiales de ingeniería con las ciencias básicas y las ciencias aplicadas.

Contenido: Presentación de la materia. Los materiales en las diferentes eras y en la actualidad

Material de estudio: 1) Sílabo 2) Libros de Consulta

Antes de la clase: 1) Leer el Sílabo. 2) Capitulo 1, libro de Shackelford

Después de la clase: Repasar conceptos de las principales características de los materiales de ingeniería

Resultados de aprendizaje: 1) Entiende los aspectos más relevantes relacionados con la materia. 2) Comprende la importancia de la Ciencia de Materiales en la Ingeniería.

SESIÓN (2)

Tipos de Materiales para ingeniería.

Objetivo: Conocer las principales propiedades de los materiales y sus aplicaciones

Contenido: Materiales: Metálicos, Cerámicos, Polímeros, Compuestos y Semiconductores

Material de estudio: 1) Libros de Consulta

Antes de la clase: 1) Capitulo 1, libro de Shackelford

Después de la clase: Investigación sobre los diferentes tipos de materiales

Resultados de aprendizaje: 1) Distingue las propiedades de los materiales para ingeniería).

SESIÓN (3)

Bases para el Estudio de la Ciencia de Materiales

Objetivo: Comprender la relación entre la composición, estructura atómica y las propiedades

Contenido: De la estructura a las propiedades de los materiales.

Material de estudio: 1) Caso de Estudio 1

Antes de la clase: 1) Subir el primer trabajo

Después de la clase: Finalizar el Caso de Estudio 1

Resultados de aprendizaje: 1) Entiende las propiedades y aplica en la selección para un uso específico-

UNIDAD 2

ENLACE ATÓMICO

Objetivo: Distinguir los diferentes tipos de enlaces y su asociación con un determinado tipo de material

SESIÓN (4)

Enlaces Primarios y Enlaces Secundarios

Objetivo: Diferenciar los diferentes tipos de enlaces y su importancia con los materiales.

Contenido: Enlace Iónico, Enlace Covalente. Principales propiedades)

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta.

Antes de la clase: 1) Leer y asimilar todo el capítulo 2, Shackelford

Después de la clase: Resolver los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Explica las principales características de los enlaces Iónicos y Covalentes 2) Resuelve problemas de estos tópicos).

SESIÓN (5)

Enlace Metálico y Teoría de Bandas

Objetivo: Diferenciar los tipos de enlace para los metales y los materiales semiconductores

Contenido: Enlace Metálico, Teoría de Bandas y Enlace Secundario de Van der Waals

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta.

Antes de la clase: 1) Resolver problemas planteados

Después de la clase: Nada

Resultados de aprendizaje: 1) Describe la naturaleza y la estructura de un átomo, y su estructura electrónica. 2) Entiende los enlaces primarios y secundarios y su relación con cada tipo de material de ingeniería.

UNIDAD 3

ESTRUCTURA CRISTALINA

Objetivo: Describir y analizar las propiedades de los materiales cristalinos y amorfos.

SESIÓN (6)

Materiales Cristalinos y sus Propiedades

Objetivo: 1) Entender los 7 Sistemas Cristalinos y las 14 Redes de Bravais

Contenido: Concepto de Periodicidad en los materiales cristalinos. 2) Sistemas cristalinos y Redes de Bravais

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta.)

Antes de la clase: 1) Leer y asimilar todo el capítulo 3, Shackelford

Después de la clase: Resolver los problemas planteados en clases

Resultados de aprendizaje: 1) Comprende la diferencia entre materiales cristalinos y materiales amorfos. 2) Aplica las propiedades de las Redes Cristalinas para diferenciar a cada una de ellas.

SESIÓN (7)

Estructuras Cristalinas de los Metales y los Materiales Cerámicos

Objetivo: Diferenciar las estructuras simples de los metales con las complejas de los cerámicos.

Contenido: Estructuras Metálicas BCC, FCC, HCP. Estructuras Cerámicas Simples y Complejas. Alotropía y Polimorfismo.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta.

Antes de la clase: 1) Dibujar y explicar las diferentes redes cristalinas

Después de la clase: Resolver los problemas planteados en aula.

Resultados de aprendizaje: 1) Conocer la disposición de los átomos y iones de los sólidos en el espacio e identificar las principales redes en los materiales metálicos y cerámicos. 2) Calcula a partir de las redes, las densidades de los materiales y su aplicación en la Ciencia e Ingeniería.

UNIDAD 4

DEFECTOS CRISTALINOS Y SOLIDIFICACIÓN

Objetivo: 1) Clasificar los diversos tipos de imperfecciones cristalinas, y explicar el efecto sobre las propiedades mecánicas de los materiales cristalinos. 2) Describir el proceso de solidificación de los metales y distinguir la nucleación homogénea de la heterogénea.

SESIÓN (8)

Soluciones Sólidas, Defectos Puntuales y Lineales

Objetivo: Comprender el concepto de solución sólida para su aplicación en los Defectos Cristalinos.

Contenido: Reglas de Hume Rothery. Defectos Puntuales, Defectos Lineales

Material de estudio: 1) Diapositivas y libros de consulta

Antes de la clase: 1) Leer y asimilar el capítulo 4, puntos 4.1; 4.2 y 4.3 del libro de consulta de Shackelford.

Después de la clase: Resolución de problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Aplica las Reglas de Hume Rothery en las soluciones sólidas de los metales.  2) Conoce el resultado de los defectos puntuales y lineales o dislocaciones en las propiedades de los materiales.

SESIÓN (9)

Defectos de Superficie o de Área. Límites o Bordes de Grano

Objetivo: Diferenciar los diferentes defectos de superficie.

Contenido: 1) Defectos de Superficie. 2) Maclas y Bordes de Grano y control de las propiedades mecánicas de los materiales.

Material de estudio: 1) () Diapositivas y libros de consulta

Antes de la clase: 1) Leer y asimilar los puntos 4.4 y 4.5 del libro de consulta de Shackelford.

Después de la clase:  Estudio de Caso sobre defectos cristalinos y su relación con las propiedades mecánicas de los metales

Resultados de aprendizaje: 1) Entiende y aplica los conceptos de defectos cristalinos en el control de las propiedades mecánicas de los materiales.

SESIÓN (10)

Solidificación de los Metales

Objetivo: Entender las diferencias entre la solidificación de los metales puros y las aleaciones

Contenido: 1) El proceso de solidificación: Metales puros y Aleaciones. 2) Nucleación homogénea y heterogénea.

Material de estudio: 1) Diapositivas y libros de consulta

Antes de la clase: 1) Nada

Después de la clase:  Resolver los problemas de solidificación

Resultados de aprendizaje: 1) Describe el proceso de solidificación para metales puros y aleaciones y aplica en los procesos de fundición.

UNIDAD 5

DIAGRAMAS DE FASE

Objetivo: Aplicar las curvas de enfriamiento para la comprensión de los diferentes diagramas binarios y la información que se recaba de ellos.

SESIÓN (11)

Introducción a los Diagramas de Fase

Objetivo: Describir y aplicar la Regla de Fases de Gibbs y entender los diferentes diagramas de fase binarios.

Contenido: 1) Regla de Fases de Gibbs. 2) Diagramas de Solubilidad Total

Material de estudio: 1) Diapositivas y libros de consulta

Antes de la clase: 1) Leer y asimilar el capítulo 9 de Shackelford

Después de la clase: Resolver los problemas planteados de diagramas de fase

Resultados de aprendizaje: 1) Utiliza la Regla de Gibbs para entender los conceptos de fase y grados de libertad. 2) Emplea la Regla de la Palanca Inversa en la solución de problemas.

SESIÓN (12)

Diagramas Binarios de Insolubilidad Total y Diagramas Solubilidad Parcial

Objetivo: Conocer los diagramas con eutécticos y su influencia en la textura.

Contenido: Diagramas de Insolubilidad Total, Solubilidad Parcial. Diagramas complejos con fases intermedias.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Problemas

Antes de la clase: 1) Nada

Después de la clase: Repasar los conceptos estudiados

Resultados de aprendizaje: 1) (Escriba aquí). 2) (Escriba aquí). 3) (Escriba aquí).

SESIÓN (13)

Control de Lectura y Resolución de Problemas

Objetivo: Reforzar los conocimientos adquiridos en el tema 5

Contenido: Solución de Problemas y Estudios de Caso

Material de estudio: 1) Diapositivas y libros de consulta

Antes de la clase: 1) Repasar el tema 5

Después de la clase: Resolver los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Aplica los conocimientos adquiridos en la solución de problemas

UNIDAD 6

ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS

Objetivo: 1) Definir las transformaciones que se dan bajo condiciones de equilibrio en el diagrama Fe-C.

2) Definir las transformaciones que se dan bajo condiciones de no-equilibrio, Fe-C.

3) Asimilar las diferencias entre las aleaciones ferrosas y no ferrosas, así como sus propiedades, tratamientos térmicos y aplicaciones.

SESIÓNES (14 y 15)

Transformaciones del Diagrama Fe-C, bajo condiciones de equilibrio

Objetivo: Interpretar el diagrama Fe – C, reacciones y microestructuras clave del sistema.

Contenido: 1) Métodos de Producción del Acero. 2) Interpretación del Diagrama Fe-C. 2) Solución de Problemas en condiciones de equilibrio

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta. 2) Problemas y Casos

Antes de la clase: 1) Repasar el capítulo 9 de Shackelford

Después de la clase: Solución a todos los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Entiende y aplica las transformaciones que se dan en el sistema Fe-C bajo condiciones de equilibrio. 2) Conoce las propiedades mecánicas de los diferentes aceros al carbono y sus aplicaciones principales.

SESIÓNES (16, 17, 18)

Diagramas TTT, Tratamientos Térmicos del Acero.

Objetivo: Conocer las microestructuras que se forman en condiciones de no equilibrio y los principios de los Tratamientos Térmicos del Acero.

Contenido: 1) Cinética de las Transformaciones de Fase. 2) Diagramas TTT y su aplicación en las transformaciones de fase. 3) Tratamientos Térmicos del Acero

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta. 2) Problemas y Casos

Antes de la clase: 1) Estudiar el capítulo X de Shackelford

Después de la clase: Resolver todos los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Conoce y aplica los fundamentos de los tratamientos térmicos del acero y sus aplicaciones en la ingeniería de procesos.

SESIÓNES (19 y 20)

Aleaciones Ferrosas y No Ferrosas

Objetivo: Asimilar las características y propiedades importantes de las aleaciones ferrosas y las aleaciones no ferrosas

Contenido: 1) Propiedades y aplicaciones de los aceros de baja aleación y aceros de alta aleación. 2) Aceros inoxidables, aceros para herramientas y otros. 3) Propiedades y aplicaciones de las principales aleaciones no ferrosas de Al, Ni, Cu, Mg, etc.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta. 2) Problemas y Casos)

Antes de la clase: 1) Estudiar el capítulo XI de Shackelford)

Después de la clase: Resolver todos los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Conoce las principales propiedades de los aceros aleados y sus aplicaciones en la manufactura. 2) Conoce las principales propiedades de las aleaciones no férreas y  sus aplicaciones en la manufactura .

UNIDAD 7

DIFUSIÓN Y PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

Objetivo: 1) Entender los mecanismos de Difusión y sus aplicaciones industriales. 2) Explicar el Diagrama Tensión vs Deformación Ingenieril y Verdadera, y sus aplicaciones en la manufactura.

SESIÓN (21)

Producción Térmica de los Defectos Puntuales y Difusión.

Objetivo: Estudiar los mecanismos de la difusión y los fenómenos de transporte atómico

Contenido: 1) Producción térmica de defectos puntuales. 2) Difusión atómica.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta. 2) Problemas

Antes de la clase: 1) Estudiar el Tema 5 de Shackelford

Después de la clase: Resolver los problemas y el Caso de Estudio

Resultados de aprendizaje: 1) Comprende los mecanismos de difusión y sus aplicaciones.

SESIÓN (22)

Diagrama Tensión vs, Deformación Ingenieril

Objetivo: Entender el diagrama Tensión vs Deformación y explicar las diferencias entre deformación elástica y deformación plástica a escala atómica, microscópica y macroscópica.

Contenido: 1) Diagrama Tensión vs Deformación. 2) Deformación de Ingeniería y sus aplicaciones.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta. 2) Resolución de Problemas

Antes de la clase: 1) Estudiar el Capítulo 6 de Shackelford

Después de la clase: Resolver los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Conoce y aplica los diagramas de Tensión vs Deformación Ingenieril.

SESIÓN (23 y 24)

Tensión vs Deformación Verdadera

Objetivo: Entender el concepto de Endurecimiento por Deformación y la aplicación del diagrama Tensión vs Deformación Verdadera

Contenido: 1) Endurecimiento por Deformación. 2) Diferencias entre la Deformación Verdadera e Ingenieril. 3) Dureza de los Materiales. 4) Ensayos de Impacto

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta. 2) Resolución de Problemas

Antes de la clase: 1) Estudiar Tema 6 Shackelford

Después de la clase: Resolver los problemas planteados

Resultados de aprendizaje: 1) Compara y aplica los conceptos de Tensión y Deformación Ingenieril y Verdadera en la solución de problemas y en los diferentes procesos industriales.

UNIDAD 8

MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS

Objetivo: 1) Describir las propiedades de los materiales cerámicos y entender cómo se procesan. 2) Describir varios tipos de vidrios cerámicos, la temperatura de transición vítrea, los métodos de conformación y la estructura del vidrio.

SESIÓNES (25, 26)

Materiales Cerámicos Cristalinos, Tradicionales y de Ingeniería. Cerámicos Amorfos Vidrios

Objetivo: Estudiar y diferenciar las diferentes propiedades de los cerámicos cristalinos con los metales. 2) Conocer las principales características de los vidrios y sus aplicaciones en ingeniería.

Contenido: 1) División de los Materiales Cerámicos 2) Principales propiedades y aplicaciones.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta

Antes de la clase: 1) Estudiar el Tema XII de Shackelford

Después de la clase: Resolver el Estudio de Caso

Resultados de aprendizaje: 1) Entiende como se procesan los cerámicos tradicionales, de ingeniería y vidrios. 2) Describe las propiedades de los cerámicos para aplicar en procesos de ingeniería

UNIDAD 9

Polímeros

Objetivo: 1) Definir y entender las diferentes estructuras de los polímeros. 2) Asimilar las propiedades generales de los polímeros y sus aplicaciones en Ingeniería.

SESIÓNES (27 y 28)

Los Polímeros en la Ingeniería

Objetivo: 1) Comprender las diferencias entre Termoplásticos, Termofijos y Elastómeros y sus aplicaciones.

Contenido: 1) Estructura de los Polímeros. 2) Termoplásticos. 3) Termofijos. 4) Elastómeros.

Material de estudio: 1) Diapositivas y Libros de Consulta

Antes de la clase: 1) Estudiar el Tema XIII de Shackelford

Después de la clase: Resolver el Estudio de Caso

Resultados de aprendizaje: 1) Asimila los diferentes procesos de obtención de polímeros. 2) Conoce las propiedades y en base a estas, los principales usos en la ingeniería.

UNIDAD 10

AVANCES EN LA CIENCIA DE MATERIALES

Objetivo: Conocer los avances en la Ciencia de Materiales y conformación de nuevos materiales y usos en la Ingeniería.

SESIÓNES (29 y 30)

Avances en la Ciencia de Materiales y Repaso General

Objetivo: Describir los nuevos materiales de ingeniería y sus nuevas aplicaciones

Contenido: 1) Los nuevos materiales de fase dual (aceros y aleaciones de aluminio) 2) Metales con memoria y espumas metálicas.3) Nuevos cerámicos de Ingeniería. 4) Nuevos polímeros y sus usos.

Material de estudio: Diapositivas

Antes de la clase: Investigación sobre los nuevos materiales de ingeniería.

Después de la clase:   Repaso general.

Resultados de aprendizaje: 1) Conocen los nuevos materiales, su estructura, procesamiento y aplicaciones potenciales.