Materiales para Ingeniería Prof. Auxiliar Vladimir Carrera Martínez vcarrer@ucf.edu.cu,vcarrera_2000@yahoo.es, vcarrera_2000@hotmail.com

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

La asignatura en el Currículo Obligatoria 3 crèditos Básica para varias materias

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

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

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

Sistema de evaluación Tarea de carácter Investigativo – Docente, Entregada en la última semana

Relación con el tema de tesis Temas de tesis y tareas

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?

¿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

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

En la ingeniería de los materiales Como convertir o transformar los materiales en dispositivos o estructuras útiles acorde a las exigencias.

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

Clasificación funcional Aeroespaciales Biomédicos Electrónicos Tecnología energética y ambiental Magnéticos Fotónicos y ópticos Inteligentes Estructurales

En Base a su estructura Cristalinos, mono y policristalinos Amorfos

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

Defectos en las redes cristalinas Vacancias Intersticiales Sustitucional Dislocaciones De tornillo De borde o arista Mixtas Límites de grano , relación con las propiedades

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.

Diseño y selección de Materiales Relación resistencia – densidad Método de fabricación Costo Costo medioambiental Tiempo de Vida útil

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

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

Cristalización y recristalización Velocidad de nucleación Velocidad de crecimiento Grado de subenfriamiento Estructura del lingote