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Información general

Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Joan Triadó Aymerich

trimestre: Tercer trimestre

Créditos: 6

Profesorado: 

Andreu Comajuncosas Fortuño

Idiomas de impartición

  • Català

Esta asignatura ha estado matriculada con éxito por una serie de estudiantes extranjeros, la mayoría de ellos de Italia. Las clases se imparten en catalán y se espera que los estudiantes logren una comprensión básica del catalán hablado. Sin embargo, los exámenes y los informes prácticos pueden redactarse en italiano o en otros idiomas. Las preguntas públicas en el aula y las preguntas privadas al profesor también pueden plantearse en italiano o en otros idiomas.

Competencias

Competencias específicas

  • CE9: Conocer los cimientos de la ciencia, tecnología y química de materiales. Comprender la relación entre la microestructura, la síntesis o el procesado y las propiedades de los materiales.

Descripción

Fundamentos científicos de la estructura y propiedades de los materiales utilizados en la ingeniería mecánica y electrónica.

Es recomendable, pero no imprescindible, haber cursado asignaturas anteriores de Física y Química.

Los contenidos de esta asignatura serán ampliados en asignaturas posteriores.

Contenidos

1. Estructuras cristalinas. Defectos.

Descripción

Enlace atómico: iónico, covalente, metálico y secundario. Distancia de enlace. Energía de enlace. Número de coordinación.

Sistemas cristalinos. Celda unidad. Redes de Bravais.

Estructuras de metales: cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras, hexagonal compacta.

Estructuras de cerámicas: cloruro de cesio, cloruro de sodio, fluorita, cristobalita, corindón, grafito, fútbol.

Estructuras de polímeros: polietileno.

Estructuras de semiconductores: silicio, arseniuro de galio.

Posiciones y direcciones en la red cristalina. Índices de Miller. Índices de Miller-Bravais.

Difracción de rayos X.

Aleaciones. Reglas de Hume-Rothery.

Defectos puntuales: vacante, átomo intersticial, defecto Schottky, defecto Frenkel.

Defectos lineales: dislocación de arista, helicoidal y mixta. Vector de Burgers.

Defectos de superficie. Materiales policristalinos.

Defectos de volumen. Vidrios metálicos.

Difusión. Energía de activación. Ecuación de Arrhenius.

Producción térmica de defectos puntuales. Dilatación por la aparición de vacantes.

Leyes de Fick. Variación del coeficiente de difusión con la temperatura.

Difusión estacionaria. Difusión superficial y intergranular.

actividades vinculadas

Resolución de ejercicios.

Primera prueba parcial.

Prácticas de laboratorio.

 

2. Propiedades mecánicas de materiales.

Descripción

Tensión y deformación en metales. Ensayo de tracción. Deformación elástica y plástica. Recuperación elástica.

Límite elástico. Módulo de Young. Resistencia máxima a la tracción. Ductilidad. Tenacidad. Ley de Hooke.

Coeficiente de Poisson. Cizallamiento.

Tensión y deformación en cerámicas y cristales. Módulo de ruptura. Modelo de grietas de Griffith.

Tensión y deformación en polímeros. Efecto de la temperatura y de la humedad.

Deformación a escala microscópica. Sistemas de deslizamiento.

Dureza. Escaleras Brinell y Rockwell.

Fluencia. Dependencia con la tensión y con la temperatura. Relajación de tensiones.

Viscosidad. Líquidos superrefredats. Vidrios. Cristal templado. Vulcanización. Elastómeros.

Energía de impacto. Ensayo de Charpy. Fractura dúctil y frágil. Temperatura de transición dúctil-frágil. Tenacidad de fractura.

Fatiga. Resistencia a la fatiga. Crecimiento de las grietas.

Ensayos no destructivos. Radiografía. Ultrasonidos.

actividades vinculadas

Resolución de ejercicios.

Primera prueba parcial.

Prácticas de laboratorio.

 

3. Diagramas de fases.

Descripción

Regla de las fases de Gibbs.

Diagrama de un componente.

Diagrama binario. Solubilidad total. Microestructuras características.

Diagrama eutéctico. Insolubilidad total. Solubilidad parcial.

Diagrama eutectoide. Ferrita-cementita y ferrita-grafito.

Diagrama peritéctica. Fusión congruente e incongruente.

Regla de la palanca.

Microestructuras en enfriamiento lento. Fundición. Acero.

actividades vinculadas

Resolución de ejercicios.

Segunda prueba parcial.

 

4. Propiedades térmicas.

Descripción

Capacidad calorífica. Calor específico a presión constante ya volumen constante.

Dilatación térmica. Coeficiente de dilatación lineal.

Conductividad térmica. Ley de Fourier.

Choque térmico.

Fases de solidificación: nucleación y crecimiento.

Enfriamiento del acero. Transformaciones martensíticas. Revenido: martempering y austempering.

Tremp y dureza. Ensayo Jominy. Endurecimiento por precipitación y por acritud. Recocido. Temperatura de recristalización.

Cristalización de vitrocerámica. Sinterización.

actividades vinculadas

Resolución de ejercicios.

Segunda prueba parcial.

Práctica de laboratorio.

 

5. Propiedades eléctricas. Semiconductores.

Descripción

Conductividad eléctrica. Ley de Ohm. Resistencia y resistividad. Variación con la temperatura y con la composición de una aleación.

Bandas de energía: valencia y conducción. Nivel de Fermi.

Termopares.

Superconductores.

Aislantes. Permitividad dieléctrica.

Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Electrones y huecos. Dopantes pi n.

Dispositivos semiconductores.

actividades vinculadas

Resolución de ejercicios.

Segunda prueba parcial.

 

Sistema de evaluación

La calificación final será la media ponderada de las calificaciones de las actividades evaluables:

Primera prueba parcial: 40%

Segunda prueba parcial: 40%

Prácticas de laboratorio: 20%

Examen de recuperación: 80%

Habrá una primera prueba parcial a mitad de curso, correspondiente a los temas 1 y 2, y una segunda prueba parcial a final de curso, correspondiente a los temas 3, 4 y 5.

Para los estudiantes que no superen la evaluación durante el curso, se mantendrá el 20% de la calificación de prácticas, y se hará un examen de recuperación global que valdrá el 80% de la nota.

El examen de recuperación podrá servir para aprobar la asignatura con un 5 de nota final, pero no para obtener una nota superior a 5.

Bibliografía

Básico

William Callister. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. 1a. edición. Barcelona: Reverté, 2007. ISBN 9788429172539 - 9788429172546.

James Shackelford. Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. 6a. edición. Madrid: Pearson - Prentice Hall, 2008. ISBN 9788420544519.

William Smith, Javad Hashemi. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. 4a. edición. Madrid: McGraw-Hill, 2006. ISBN 9701056388.

Complementario

Francisco J. Gil. Materiales en ingeniería. Problemas resueltos. Barcelona: UPC, 2000. ISBN 9788483014110.

Jesús Cembrero. Ciencia y tecnología de materiales. Problemas y cuestiones. Madrid: Pearson - Prentice Hall, 2005. ISBN 9788420542492.

Donald Askeland. Ciencia e ingeniería de los materiales. Madrid: Thomson - Paraninfo, 2001. ISBN 8497320166.

Pat Mangonon. Ciencia de materiales. Selección y diseño. Madrid: Pearson - Prentice Hall, 2002. ISBN 9789702600275.

Michael Ashby, David Jones. Materiales para ingeniería. 1a. edición. Barcelona: Reverté, 2010. ISBN 9788429172553 -9788429172560.