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Materiales para Ingeniería
Prof. Auxiliar Vladimir Carrera Martínez
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Actividad 1 Estructura de la asignatura
Temas de tesis y relación con la asignatura. Introducción a los materiales Materiales, propiedades y estructura Diseño y selección de materiales
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La asignatura en el Currículo
Obligatoria 3 crèditos Básica para varias materias
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Estructura de la asignatura
Sistema de conocimientos Semana actividad Contenido 1 Generalidades de materiales 2 Exigencias económicas, tecnológicas, … 3 Metales y aleaciones. 4 Propiedades y estructura. 5 Aceros, tipos de acero 6 Aceros y sus aplicaciones 7 Hierros fundidos. Propiedades mecánicas de los hierros fundidos. 8 Tratamientos para incrementar la resistencia al desgaste 9 Materiales Compuestos, Materiales plásticos y termoplásticos 10 Materiales cerámicos
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Objetivos específicos
Seleccionar materiales para diferentes sistemas mecánicos en dependencia de las exigencias de orden de diseño, la tribología y técnico económicas Selección de diferentes tratamientos de los materiales que respondan a las exigencias a través de manuales, normas y literatura especializada
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Bibliografía Donal R Askeland, Ciencia e ingeniería de los materiales, Cuarta Edición William F. Smith, Fundamentos de la Ciencia e ingeniería de los materiales, Tercera Edición William D Callister, Introducción a la Ciencia e ingeniería de los materiales A. P. Guliaev, Metalografia, Tomo I A. P. Guliaev, Metalografia, Tomo II
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Sistema de evaluación Tarea de carácter Investigativo – Docente, Entregada en la última semana
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Relación con el tema de tesis
Temas de tesis y tareas
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Generalidades Relación entre materiales, estructura, propiedades, economía y uso práctico Elementos a tener en cuenta para el diseño y restauración de elementos de máquina. ¿En que le es útil la ciencia de los materiales a los ingenieros y científicos? ¿Cómo obtener elementos resistentes, ligeros y económicos? ¿Es el plástico y los materiales compuestos una alternativa? ¿Conoce los llamados materiales inteligentes?
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¿Qué es la ciencia de los materiales?
Esfera interdisciplinaria del conocimiento Relación entre microestructura, composición, síntesis y procesamiento Inventar nuevos materiales y mejorar los ya conocidos
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En la ciencia de los materiales
Relación entre síntesis y procesamiento, la estructura y las propiedades Estudio de la estructura de los materiales y sus cambios en su relación con las propiedades (método de fabricación, deformación plástica, tratamientos térmicos, etc.) Relación entre la microestructura y sus cambios con las propiedades
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En la ingeniería de los materiales
Como convertir o transformar los materiales en dispositivos o estructuras útiles acorde a las exigencias.
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Clasificación de los materiales
Metales y aleaciones Cerámicos, vidrios y vitrocerámicos Polímeros (plásticos) Semiconductores Materiales compuestos Otros Se diferencian por propiedades y estructuras La resistencia a cargas y agentes externos Ejemplos
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Clasificación funcional
Aeroespaciales Biomédicos Electrónicos Tecnología energética y ambiental Magnéticos Fotónicos y ópticos Inteligentes Estructurales
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En Base a su estructura Cristalinos, mono y policristalinos Amorfos
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Conceptos para diferenciarlos
Alotropía y polimorfismo Esfuerzo Deformación unitaria Deformación elástica Deformación plástica módulo de Young Límite de proporcionalidad Límite elástico Límite de rotura Temperatura de cristalización
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Defectos en las redes cristalinas
Vacancias Intersticiales Sustitucional Dislocaciones De tornillo De borde o arista Mixtas Límites de grano , relación con las propiedades
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Elementos que modifican la estructura y propiedades de los materiales
Temperatura Corrosión Fatiga Rapidez de la deformación radiación Impacto, cavitación Fricción, erosión. Combinación de estos.
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Diseño y selección de Materiales
Relación resistencia – densidad Método de fabricación Costo Costo medioambiental Tiempo de Vida útil
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Orden en los pasos para el diseño y restauración de elementos de máquina
Análisis funcional, de cargas externas e internas y efectos medioambientales. Análisis dimensional. Determinación de tensiones, esfuerzos y resistencia a las diferentes exigencias. En caso de restauración estudio y determinación del material, estructuras y proceso de fabricación a que fue sometido (Elemento fusible o no) Selección del material o materiales necesarios y su microestructura en cada una de sus partes. Determinación y diseño del proceso de fabricación o restauración, con sus controles de calidad
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El análisis de la estructura de los materiales se divide en estos niveles
Macroestructura Microestructura Nanoestructura Arreglos atómicos a corto y largo alcance Estructura atómica
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Cristalización y recristalización
Velocidad de nucleación Velocidad de crecimiento Grado de subenfriamiento Estructura del lingote
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