Materiales para IngenieríaProf. Auxiliar Vladimir Carrera Martínezvcarrer@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

11 Generalidades de materiales2 Exigencias económicas, tecnológicas, …

23 Metales y aleaciones. 4 Propiedades y estructura.

35 Aceros, tipos de acero 6 Aceros y sus aplicaciones

47 Hierros fundidos. Propiedades mecánicas de los hierros fundidos.

8 Tratamientos para incrementar la resistencia al desgaste

59 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• Relación• 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