102324 - INGENIERÍA DE MATERIALES

Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Julián Horrillo Tello

trimestre: Segundo trimestre

Créditos: 4

El idioma de impartición será Catalán/Castellano. Algunos materiales, terminología y bibliografía son en Inglés, por lo que conviene tener un mínimo nivel.

En el bloque I se estudiará:
1. Estructura y arreglo atómicos. tipo de enlaces. Clasificación de los materiales.
2. Movimiento de los átomos: difusión. Difusión y los tratamientos térmicos en metales.
3. Solubilidad en sólidos
4. Aleaciones. Diagramas de fase.
5. Endurecimiento de materiales: endurecimiento por solución sólida, por precipitación, por transformación martensítica, por trabajo en frío.

En el bloque II se estudiará:
a) Metales: propiedades básicas. Metales puros y aleaciones. Designación de las aleaciones más importantes. Aleaciones ferrosas. Aceros simples y aceros de aleación. Endurecimiento. Curvas de enfriamiento. Microestructuras y su dependencia de la velocidad de enfriamiento. Tratamientos térmicos. Aleaciones no-ferrosos: aluminio y sus aleaciones, titanio y sus aleaciones, cobre y sus aleaciones, aleaciones de zinc y magnesio. Superaleaciones. Uso de materiales metálicos en aplicaciones industriales.

b) Materiales cerámicos: propiedades básicas (enlace atómico, ordenamiento, imperfecciones en los materiales cerámicos). Materiales cerámicos cristalinos y no cristalinos. Diagramas de fase de las cerámicas. Procesamiento de las cerámicas. Cerámicos industriales más importantes: silicatos, cristales. Aplicaciones de las cerámicas.

c) Polímeros. Estructura de los polímeros. Formación de cadenas poliméricas. Grado de polimerización. Tipo de polímeros: termoplásticos, termoestables, elastómeros. Comportamiento térmico. Polímeros amorfos y semi-cristalinos. Polímeros de uso industrial. Fabricación de los polímeros industriales. Vulcanización.

En el bloque III se estudia:
Materiales compuestos (composites). Tipo de compuestos y sus procesos de fabricación. Materiales compuestos reforzados con partículas, compuestos endurecidos por dispersión, compuestos reforzados con fibras. Materiales compuestos laminares, materiales de tipo emparedado o "sandwich". Madera. Concreto (hormigón).

Esta asignatura dispone de recursos metodológicos y digitales para hacer posible su continuidad en modalidad no presencial en el caso de ser necesario por motivos relacionados con la Covidien-19. De esta forma se asegurará la consecución de los mismos conocimientos y competencias que se especifican en este plan docente.

El Tecnocampus pondrá al alcance del profesorado y el alumnado las herramientas digitales necesarias para poder llevar a cabo la asignatura, así como guías y recomendaciones que faciliten la adaptación a la modalidad no presencial

Al finalizar la asignatura los alumnos serán capaces de:

• Analizar la influencia del proceso de fabricación en la estructura y las propiedades del material.

• Caracterizar el comportamiento mecánico y las propiedades de materiales mediante la realización de ensayos.

• Conocer las posibles causas de fallos de un material en función de las condiciones de servicio teniendo en cuenta las especificaciones y el procesado mediante la aplicación de la metodología adecuada.

• Realizar la selección de materiales para el diseño de componentes y productos, teniendo en cuenta las especificaciones y el procesado mediante la aplicación de la metodología adecuada.

• Identificar y evaluar las solicitaciones y estados tensionales los que están sometidas las estructuras y los sistemas mecánicos.

• Conocer los mecanismos de transmisión de cargas y esfuerzos en estructuras.

• Conocer y analizar los conceptos de tensión y deformación.

• Conocer los principios e hipótesis aplicados a los diferentes métodos de cálculo de estructuras.

• Calcular y diseñar elementos estructurales sometidos a cargas estáticas y variables.

• Conocer y aplicar los criterios de fallo en materiales y estructuras.

• Realizar medidas de tensiones y deformaciones.

Addiconalment, también se alcanzarán los objetivos de:

• Diseñar tratamientos térmicos y termo-químicos para obtención de propiedades deseadas de componentes metálicos.

• Trabajar en equipo y comunicar resultados de proyecto y trabajo a personas no especializadas.

La asignatura consta de 2 horas semanales y 2 horas bisemanales de clases presenciales en el aula (grupo grande), donde se desarrollarán los conceptos de teoría, con numerosos ejemplos y ejercicios y 2 horas bisemanales de actividades en laboratorio (grupo pequeño) .

Los estudiantes disponen de toda la información necesaria para seguir las explicaciones del profesor y poder estudiar de forma autónoma. Los alumnos tendrán acceso a los apuntes de la asignatura en la página web del curso.

Las sesiones de grupo pequeño son de asistencia obligatoria. En las prácticas de laboratorio los estudiantes se dividirán en equipos de un máximo de 4 miembros para realizar las tareas. Estas actividades involucran experimentos y solución de problemas prácticos.

El contenido de la asignatura está dividido en 3 bloques:

I. Estructura de Materiales. Conceptos básicos de la ciencia de materiales.

II. Materiales convencionales en ingeniería: a) metales b) cerámicos c) polímeros

III. Materiales avanzados: composites

actividad 1
Solución de problemas relacionados con la estructura de materiales.

actividad 2
Experimentación: Cimentación de acero

actividad 3
Experimentación: Ensayo de torsión.

actividad 4
Experimentación: Identificación y diferenciación de Polímeros. Análisis comparativo del comportamiento térmico de polímeros termoplásticos y polímeros termoestables

actividad 5
Experimentación: Fabricación y ensayo a flexión de material compuesto.

actividad 6
Problemas sobre procesos metalúrgicos.

actividad 7
Trabajo de curso: Ensayo crítico sobre Economía Circular e implicaciones sobre la Ingeniería de Materiales.

actividad 8
Trabajo de curso: Materiales o procesos de fabricación innovadores.

La asignatura se aprueba realizando prácticas, trabajos y exámenes escritos.

Las 5 prácticas tendrán un peso total de 30% en la nota final (cada una: 6%). Las prácticas involucran problemas para resolver y ensayos de laboratorio. La asistencia de los experimentos en laboratorio es obligatoria (de lo contrario, el informe del LAB se evaluará).

La nota de examen escrito constará de una evaluación continua y un examen final. La evaluación continua incluirá los temas teóricos y tendrá un peso de 20% en la nota final. El examen final se realizará al final del curso. Este examen incluirá problemas prácticos y algunos conceptos teóricos. La nota del examen tendrá un peso del 20% en la nota final. En los exámenes no se permitirá la consulta de libros o apuntes.

El trabajo de curso realizado en grupo tendrá un peso del 20% y el artículo crítico sobre economía circular computará un 10% de la nota final.

Se requiere una nota mínima de 40 sobre 100 en todos los conceptos para poder ser evaluada.

La ausencia no justificada en más de 3 clases implicará la pérdida del derecho a evaluación.

Askeland, Donald R .: Ciencia e ingeniería de los materiales, Ediciones Paraninfo, 2001

Ashby, MF; Jones, David RH. Materiales para la ingeniería. Quiere 1,2. 2008-09. Reverté.

Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven R .. Manufactura, ingeniería y tecnología. Pearson Education, 2008.

Las Heras, JM et al: Conocimiento de Materiales en Ingeniería, Ed. G. Gili, Barcelona.