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UNIVERSIDAD DE
QUINTANA ROO
DIVISIÓN DE CIENCIAS E INGENIERÍA
INGENIERÍA EN SISTEMAS DE ENERGÍA
1. Nombre de la asignatura:
Ciencia de Materiales
2. Clave: ACPSE-163
3. Créditos: 6
4. Ciclo o Área: División de Ciencias e
Ingeniería/Sistemas de Energía
5. Total de horas: 64 horas
6. Seriación sugerida:
7.
H.T.S.
3
H.P.S.
1
T.H.S.
4
8. Objetivos(s) general(es) de la asignatura
 Que el estudiante adquiera conocimientos sobre los conceptos básicos de
materiales de ingeniería, desarrolle habilidades para comprender y seleccionar
los materiales adecuados a cada aplicación y sea capaz de realizar
verificaciones prácticas de tales soluciones.
Objetivos específicos:
Al final del curso el estudiante podrá:
1. Definir las características propias de los diferentes tipos de materiales.
2. Seleccionar la mejor alternativa entre la posibilidad de uso de diferentes
tipos de materiales.
3. Podrá comprender los determinantes que ocasionan una falla de los
materiales empleados en una aplicación específica.
4. Entenderá y podrá hacer cálculos de componentes de fase según los
diagramas respectivos.
5. Entenderá los beneficios de los tratamientos térmicos para regenerar
grano o normalizar esfuerzos.
6. Podrá aplicar la teoría de cinética de corrosión para prevenir fallas de
diferentes materiales.
7. Podrá recomendar la sustitución de un material dado por otro de
características similares
9.- Vínculos de la asignatura con los objetivos de la Licenciatura:
Este curso pretende que los estudiantes que ingresan a las carreras de ingeniería
adquieran los conocimientos teóricos básicos para comprender el comportamiento de
los materiales empleados en la ingeniería, aprendan a seleccionar el material más
adecuado de acuerdo a la aplicación y sean capaces de prevenir mediante la
aplicación de dichos conocimientos la falla de los mismos por corrosión, agrietamiento,
endurecimiento o cualesquier otro tipo de falla propio de los materiales en uso.
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INGENIERÍA EN SISTEMAS DE ENERGÍA
10. Descripción mínima:
Es un curso teórico práctico, que proporciona al estudiante los conocimientos
suficientes para comprender la estructura de formación de los materiales en sus
diferentes clasificaciones (metales, cerámicos y vidrio, polímeros, compuestos,
materiales aislantes, semiconductores, magnéticos y paramagnéticos). Le permite
también al estudiante adentrarse en el comportamiento de las aleaciones y de las
fases presentes por medio de los diagramas respectivos. Igualmente importante es el
conocimiento adquirido para entender la cinética de corrosión, así como los medios
preventivos, anódicos, catódicos y recubrimientos que permiten prolongar la vida útil
de los equipos construidos con materiales metálicos altamente oxidables. De igual
importancia lo son los tratamientos térmicos que permiten regenerar el grano y
disminuir el costo de operación de piezas de equipos que de otra manera requerirían el
cambio.
PROGRAMA DE ASIGNATURA
11,12,13 TEMAS, SUBTEMAS Y OBJETIVOS
Tema 1:
Materiales de Ingeniería
Horas: 6
Objetivo: Que el estudiante conozca las diferentes
clasificaciones de los materiales y sus características
principales, así como la opción de utilizar materiales de
sustitución en base a sus propiedades fisicoquímicas.
Subtemas:
1.1 Tipos de materiales: Metales, cerámicos,
semiconductores
1.2 De la estructura a las propiedades
1.3 Selección de los materiales (alternativas)
1.4 Ciencia e Ingeniería de los materiales
Tema 2:
polímeros,
compuestos,
Enlazamiento Atómico
Horas: 6
Objetivo: El alumno podrá entender el comportamiento de
los diferentes materiales en base a su comportamiento
electrónico. Lo anterior involucra poder explicar las
características de funcionamiento en base a sus
propiedades fisico-químicas
Subtemas:
2.1 Estructura atómica
2.2 Enlaces Iónico, covalente, metálico, secundario de Van der Waals
2.3 Materiales: Clasificación por sus enlazamientos
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Tema 3:
Estructura Cristalina
Horas: 6
Objetivo: Que el estudiante comprenda la importancia de
la formación estructural de los materiales y las técnicas de
microscopia empleadas para analizar desde los
componentes químicos hasta las fases presentes en una
muestra metálica específica)
Subtemas:
3.1 Sistemas
3.2 Direcciones y planos
3.3 Estructuras de materiales
3.4 Microscopia óptica y electrónica
Tema 4:
Diagramas de Fases
Horas: 8
Objetivo: Al aprender a interpretar los diagramas de fases,
el alumno adquirirá una herramienta poderosa que le
permitirá realizar análisis de fase presentes de acuerdo
con los porcentajes de metales contenidos en una
aleación y la temperatura a la que se encuentre la misma.
Así mismo podrá determinar el grado de disolución del
soluto en el solvente.
Subtemas:
4.1 Diagramas eutéctico, eutectóide, peritéctico
4.2 La regla de las fases y de la palanca
4.3 Diagramas binarios más importantes
4.4 Desarrollo microestructural durante enfriamiento lento
Tema 5:
Tratamiento Térmico
Horas: 6
Objetivo: El alumno entenderá la importancia de los
diagramas TTT para determinar los tratamientos térmicos,
así mismo aprenderá a transformar la superficie de un
material metálico mediante los tratamientos térmicos de
recocido, normalizado, templado y endurecido.
Subtemas:
5.1 Diagramas TTT
5.2 Tratamientos térmicos
5.3 Cinética de transformaciones de fases para no metales
Tema 6:
Materiales Estructurales
Horas: 16
Objetivo: El alumno adquirirá el conocimiento que le
permita entender los fenómenos de conductividad
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eléctrica, magnetismo, paramagnetismo, capacidad
aislante, resistencia a la corrosión y características físicoquímicas de los diferentes materiales estructurales.
Subtemas:
6.1 Metales (Aleaciones, propiedades mecánicas)
6.2 Cerámicas y vidrios (cerámicas-materiales cristalinos, vidrios-materiales no
cristalinos, cerámicas de vidrio, propiedades mecánicas, propiedades ópticas
6.3 Polímeros (polimerización, termoplásticos, polímeros termoendurecidos, aditivos,
propiedades mecánicas, propiedades ópticas).
6.4 Compuestos (compuestos artificiales y naturales reforzados con fibras,
compuestos agregados o aglomerados, propiedades mecánicas, promedio de
propiedades)
Tema 7:
Materiales electrónicos y magnéticos
Horas: 8
Objetivo: Al finalizar el tema, el alumno será capaz de
determinar la aplicación apropiada para materiales
destinados a la preparación de termopares, aislantes,
conductores o semiconductores
Subtemas:
7.1 Conductores (termopares, superconductores)
7.2 Aislantes (Ferroeléctricos y piezoeléctricos), semiconductores (tipo n y
tipo p, compuestos, amorfos), clasificación eléctrica
7.3 Materiales magnéticos (metálicos, blandos, duros, superconductores)
7.4 Materiales
magnéticos
cerámicos
(de
baja
conductividad,
superconductores)
Tema 8:
Corrosión y Desgaste
Horas: 8
Objetivo: Al finalizar el tema, el alumno comprenderá los
mecanismos de corrosión que actúan sobre los diferentes
materiales, así como los métodos existentes para prevenir
este fenómeno.
Subtemas:
8.1 Oxidación – ataque atmosférico directo
8.2 Corrosión acuosa – ataque electroquímico
8.3 Corrosión galvánica de dos metales
8.4 Corrosión por reducción gaseosa
8.5 Métodos para prevenir la corrosión
8.6 Degradación de cerámicas y polímeros
Experiencias de aprendizaje:
 Lectura y análisis de teoría
 Exposición de temas en grupo
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 Conferencias
 Experiencia y prácticas de laboratorio
1. Identificación por microscopia óptica de fases presentes en una muestra
metálica
2. Preparación a pulido espejo y montaje de una muestra metálica
3. Pruebas de límite elástico de materiales en máquina universal
4. Identificación por microscopia óptica de cristales de compuestos
5. Pruebas físicas de materiales para detectar dureza y laminación
6. Cobrizado por electrólisis
7. Ensaye de protección catódica y anódica en materiales selectos.
Bibliografía y otros recursos didácticos:
Texto: Ciencia de Materiales para Ingenieros
Autor: James F. Shackelford
Editorial: Pearson Educación (3a edición)
Bibliografía complementaria:
Texto: La Ciencia e Ingeniería de los Materiales
Autor: Donald R. Askeland
Editorial: Grupo Editorial Iberoamérica (edición 1995)
Texto: Introducción a los Materiales
Autor: Van Vlack
Editorial: CECSA (edición 1980)
Texto: Mecánica de Materiales
Autor: Russell C. Hibbeler
Editorial: CECSA (Primera reimpresión 1995)
Texto: Resistencia de Materiales
Autor: Andrew Pytel, Ferdinand L. Singer
Editorial: Harla (4a edición)
Evaluación:
 Exámenes parciales (3)
60%
 Trabajos de investigación
20%
 Prácticas de laboratorio (6) 20%
Fecha de elaboración: Otoño de 2002