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1 DOCTORADO EN CIENCIAS EN METALURGIA Y CIENCIAS DE LOS MATERIALES PROGRAMA ENFOCADO A LA INVESTIGACIÓN CAMPOS DEL CONOCIMIENTO INVOLUCRADOS: Metalurgia Extractiva • Problemas Ambientales y Reciclado de Materiales • Trabajado Mecánico de Materiales • Tratamientos Térmicos • Fundición • Corrosión • Soldadura y Unión de Materiales • Caracterización de Materiales • Metalurgia Física • Ensayos No- Destructivos e Instrumentación • Nanomateriales • Materiales Amorfos • Materiales Cerámicos Avanzados y Refractarios • Tribología • Aleaciones No Ferrosas • DEPENDENCIA QUE LO OFRECE: Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales RESPONSABLES DEL PROGRAMA: Dr. Alberto Ruiz Marines Director Dr. Víctor Hugo López Morelos Subdirector Técnico Dr. Juan Zárate Medina Coordinador UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN EN METALURGIA Y MATERIALES

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DOCTORADO EN CIENCIAS

EN METALURGIA Y CIENCIAS DE LOS MATERIALES

PROGRAMA ENFOCADO A LA INVESTIGACIÓN

CAMPOS DEL CONOCIMIENTO INVOLUCRADOS:

Metalurgia Extractiva • Problemas Ambientales y Reciclado de Materiales •

Trabajado Mecánico de Materiales • Tratamientos Térmicos • Fundición • Corrosión • Soldadura

y Unión de Materiales • Caracterización de Materiales • Metalurgia Física • Ensayos No-

Destructivos e Instrumentación • Nanomateriales • Materiales Amorfos • Materiales Cerámicos

Avanzados y Refractarios • Tribología • Aleaciones No Ferrosas •

DEPENDENCIA QUE LO OFRECE:

Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales

RESPONSABLES DEL PROGRAMA:

Dr. Alberto Ruiz Marines

Director

Dr. Víctor Hugo López Morelos

Subdirector Técnico

Dr. Juan Zárate Medina

Coordinador

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN

NICOLAS DE HIDALGO

INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN

EN METALURGIA Y MATERIALES

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RESPONSABLES DE LA ELABORACIÓN DEL PRESENTE DOCUMENTO

Dr. Alberto Ruiz Marines

Director

Dr. Víctor Hugo López Morelos

Subdirector Técnico

Dr. Juan Zarate Medina

Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales

Dr. Arnoldo Bedolla Jacuinde

Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales

Dr. Ramiro Escudero García

Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales

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Contenido

1. Introducción ................................................................................................................................. 5

2. Fundamentación Académica del Programa .................................................................................. 6

2.1 Pertinencia del Programa ........................................................................................................ 6

2.2 Horizonte Laboral del Egresado ............................................................................................. 8

2.3 Demanda de Alumnos ............................................................................................................ 9

3. Objetivos del Programa .............................................................................................................. 10

4. Perfil de ingreso ......................................................................................................................... 10

5. Perfil del Egresado ..................................................................................................................... 11

6. Organización Académica del Programa ..................................................................................... 12

6.1 Duración del Programa ......................................................................................................... 12

6.2 Actividades Académicas....................................................................................................... 12

6.2.1 Asignaturas ..................................................................................................................... 12

6.2.2 Asignaturas del Programa de Doctorado ........................................................................ 13

6.2.3 Seminarios de Investigación .......................................................................................... 14

6.2.4 Trabajo Experimental ..................................................................................................... 15

6.2.5 Avance de Escritura de tesis .......................................................................................... 15

6.2.6 Escritura de artículo ....................................................................................................... 15

6.2.7 Redacción de Tesis Doctoral y su Defensa Oral ............................................................ 16

6.3 Proyecto de Investigación ..................................................................................................... 16

6.4 Estancias de Investigación fuera del Instituto ...................................................................... 16

6.5 Líneas de Generación y Aplicación del Conocimiento ........................................................ 17

6.5.1 Justificación de las LGAC. ............................................................................................ 17

6.6 Programa de las Actividades Académicas ............................................................................ 20

6.7 Flexibilidad para cubrir Actividades Académicas ................................................................ 22

7. Personal Académico .................................................................................................................. 23

8. Infraestructura y Recursos Financieros con que cuenta el Programa ........................................ 24

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8.1 Equipamiento Científico Mayor ........................................................................................... 24

8.2. Servicios de Información ..................................................................................................... 25

8.3. Conexión a la Red Universitaria de Cómputo ..................................................................... 26

9. Normas Complementarias para la Operación del Programa ...................................................... 26

9.1 Ingreso y Permanencia. ......................................................................................................... 26

9.1.1 Perfil de ingreso ............................................................................................................. 26

9.1.2 Requisitos de admisión .................................................................................................. 27

9.1.3 Operación del programa ................................................................................................. 28

9.1.4 Permanencia ................................................................................................................... 32

9.1.5 La Tesis Doctoral ........................................................................................................... 32

9.2. Obtención del Grado ............................................................................................................ 34

9.2.1. Requisitos ...................................................................................................................... 34

9.3 Pertenencia y permanencia en el núcleo académico básico del programa ........................... 36

9.3.1. Requisitos para formar parte del Núcleo Académico Básico ........................................ 36

9.3.2. Notificación de pertenencia al NAB ............................................................................. 38

9.3.3 Faltas a la normativa por parte del personal académico ................................................ 38

10. Plan de desarrollo del programa ............................................................................................... 38

10.1 Objetivos ............................................................................................................................. 39

10.2 Metas .................................................................................................................................. 41

ANEXO I. Programa de Asignaturas ............................................................................................. 42

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1. Introducción

El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el

Instituto de Investigaciones Metalúrgicas (IIM) de la Universidad Michoacana de San Nicolás de

Hidalgo (UMSNH), fue aprobado en 1975 por el H. Consejo Universitario, sin embargo, no se

implementó hasta el año 2003. Lo que detuvo su apertura durante tanto tiempo, fue la falta de

infraestructura y personal docente altamente capacitado para un programa de nivel doctorado y de

calidad.

Durante los años 2000 a 2005, el IIM se fortaleció académicamente como resultado del apoyo

otorgado a profesores de la dependencia, quienes fueron enviados a prestigiadas universidades

tanto nacionales como internacionales para cursar estudios de doctorado. A partir del año 2000, se

empezaron a incorporar a la planta académica profesores-investigadores jóvenes, la mayoría de

ellos egresados del programa de maestría del IIM y con profundo espíritu nicolaita.

En este proceso, la actual planta de profesores ha tenido la oportunidad de: a) Informarse e

involucrarse sobre los conceptos más recientes e innovadores de sus líneas de investigación y b)

mantener una relación estrecha y fructífera con los colegas de las instituciones en donde recibieron

educación doctoral, lo cual les ha permitido realizar actividades académicas conjuntas.

Asimismo, en ese mismo periodo, el IIM con el apoyo de las autoridades universitarias

incrementó de manera significativa la cantidad y calidad de su infraestructura de laboratorio. Lo

cual aunado al aumento de su planta de Profesores-Investigadores, permitió al IIM contar con todos

los recursos necesarios para ofrecer el programa de “Doctorado en Ciencias en Metalurgia y

Ciencias de los Materiales”

A esta fecha hay más de 40 egresados del programa de Doctorado, y todos ellos laborando en

Instituciones dedicadas a la docencia e investigación. Con este Programa de Doctorado, la UMSNH

ha podido satisfacer una vieja demanda de la comunidad estudiosa interesada en la ingeniería

metalúrgica y las ciencias de los materiales en esta región. La falta del Doctorado en Metalurgia

había obligado a muchos investigadores universitarios a realizar sus estudios de Doctorado en otras

Instituciones tanto del país como del extranjero. Con el presente programa se ha ampliado la oferta

de posgrado a nivel Doctorado para estudiantes egresados del Programa de Maestría en Metalurgia

y Ciencias de los Materiales del ahora Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales, IIMM,

y egresados de programas afines nacionales y extranjeros que desean continuar con estudios de

Doctorado. Ellos encuentran en Morelia, una opción en este programa de alta calidad. Este

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Posgrado ha contribuido además a fortalecer la planta de investigadores de Instituciones del estado

y del país.

El Programa de Doctorado tiene una duración normal de ocho semestres, es de tipo orientación

a la investigación básica y/o aplicada del más alto nivel en la metalurgia y ciencias de los

materiales, debiéndose cursar un mínimo de tres asignaturas (durante los tres primeros semestres),

desarrollar un proyecto de investigación relevante (preferentemente durante los primeros seis

semestres), presentar seis seminarios (uno al término de cada semestre), y defender la tesis

correspondiente (la redacción de la cual se inicia a partir del cuarto semestre). El estudiante puede

realizar su defensa de tesis a partir del séptimo semestre si cumple con los requisitos

correspondientes.

2. Fundamentación Académica del Programa

2.1 Pertinencia del Programa

La brecha tecnológica y económica entre nuestro país y las naciones más industrializadas, se

debe en parte a las diferencias en el sistema educativo, en particular, en el enfoque dado a la

educación universitaria en sus dos niveles, licenciatura y postgrado. En los países avanzados se

considera al postgrado como fundamental para la economía del país, en el postgrado se trabaja en

la solución de problemas de interés industrial y se forman los cuerpos de investigadores que la

industria requiere. Es en el postgrado donde se realiza buena parte de la investigación básica

necesaria para el desarrollo de los productos del futuro. Este enfoque les ha permitido mantenerse

a la vanguardia del conocimiento científico y tecnológico, ser altamente competitivos y garantizar

la prosperidad presente y futura de sus pueblos.

Nuestro país y nuestro estado se han caracterizado por ser exportadores de materias primas

con poco valor agregado y de mano de obra barata. La tecnología de la que se dispone en la

industria nacional y estatal es mayoritariamente importada, de costo elevado y en muchas ocasiones

obsoleta. Para revertir la situación prevaleciente, México y Michoacán deben contar con cuadros

de investigadores y profesionales altamente calificados e innovadores que desarrollen la ciencia y

tecnología necesarias para aprovechar al máximo los recursos naturales de los que se dispone. Sin

embargo, lo anterior tomará tiempo porque en la actualidad en México y Michoacán existe un

déficit de investigadores.

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Como se ha mencionado, los programas de postgrado en los países avanzados se encuentran

estrechamente vinculados a las necesidades comerciales del país, orientados al desarrollo de la

ciencia y la tecnología que permitan enfrentar los problemas de los años venideros

satisfactoriamente, pero, sobre todo, que garanticen la presencia de sus productos en los mercados

internacionales. Si México aspira a una posición de vanguardia en el concierto de las naciones es

necesario que bajo directrices similares se formen cuadros de investigadores. Bajo esta

consideración, el presente programa de Doctorado, tiene los siguientes enfoques:

1) Desarrollar la investigación básica y/o aplicada que sea de interés actual y futuro para la

industria en particular y la sociedad en general.

2) Preparar los investigadores que Michoacán y México necesitan en el campo de la metalurgia

y los materiales.

El programa de Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales es único en

Michoacán y en el occidente del país, ya que no existen Programas de Doctorado similares en esta

región. El programa ayuda a satisfacer la necesidad cada vez mayor de estudios de doctorado en

esta especialidad. En este programa de Doctorado, se exploran un número de líneas de

investigación que exigen estudios fundamentales y aplicados, siguiendo el método científico para

generar conocimiento nuevo a partir de los temas de investigación que abordan.

Es importante mencionar que actualmente, la gran mayoría de los egresados de doctorado del

país y del extranjero se contratan en los centros de investigación públicos y en universidades

públicas. Muy poca investigación científica se realiza en la industria nacional. Una causa, de lo

anterior, se debe a que la mayoría de las industrias no tienen departamentos de investigación para

resolver problemas inherentes; actualmente, estas industrias en su mayoría recurren a expertos

extranjeros para resolverlos. Por esto, como este programa de doctorado tiene como objetivo

formar los recursos humanos con las capacidades científicas necesarias que les permitan contribuir

a resolver la problemática de la industria nacional.

Finalmente, cabe señalar que las políticas económicas del País, tienen dentro de las áreas

estratégicas a la Ciencia de Materiales y su relación con la industria metalmecánica, minera

metalúrgica, de generación de energía, aeroespacial y petrolera entre otras.

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2.2 Horizonte Laboral del Egresado

El campo presente y futuro de trabajo del egresado del programa es la ingeniería metalúrgica

y las ciencias de los materiales. Los egresados del Programa de Doctorado podrán laborar

realizando investigación y desarrollo en industrias como:

i) la minera y metalúrgica,

ii) la siderúrgica,

iii) la de la construcción,

iv) la eléctrica y electrónica,

v) la petroquímica,

vi) la de minerales no ferrosos,

vii) la del cemento,

viii) la del vidrio y cerámica,

ix) la de los plásticos,

x) la ambiental y de manejo de desechos,

xi) la automotriz, aeronáutica y la industria metal-mecánica, en general.

Las exigencias que la globalización ha impuesto, han impulsado a las industrias a crear sus

propios departamentos de investigación y desarrollo que les permitan resolver problemas de

producción diaria, desarrollar productos nuevos con mayor valor agregado, implementar

tecnologías avanzadas, ser semillero de ejecutivos que estén a la par de sus colegas extranjeros.

Todas estas actividades y funciones requieren de jóvenes profesionales altamente calificados con

conocimientos y habilidades que solo se obtienen mediante el estudio y disciplina de un programa

de doctorado. Las tendencias indican que el mercado laboral es cada vez más cerrado y

competitivo, por lo cual solo con estudios cada vez más elevados y capacitación constante un

profesional no se volverá obsoleto y permanecerá actualizado. Los jóvenes egresados de nuestras

Universidades, encuentran con mayor frecuencia que los estudios de ingeniería o licenciatura son

insuficientes para acceder a los empleos mejor pagados y más gratificantes. Las perspectivas

laborales para un egresado del Programa de Doctorado son cada vez mejores.

El campo laboral no se circunscribe únicamente a la industria, también se espera que nuestros

egresados encuentren posiciones en las universidades y centros de investigación del país,

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dedicándose a la investigación, al desarrollo tecnológico, y a la docencia, a pesar de que este último

no es el objetivo fundamental de su formación. Sin embargo, durante su formación doctoral

adquieren las herramientas necesarias para transmitir el conocimiento. Las universidades y los

centros de investigación requieren para el desarrollo de sus actividades substantivas de jóvenes con

el perfil de los egresados del presente Programa de Doctorado. Además, el egresado del Programa

de Doctorado por su capacitación está preparado para trabajar por su cuenta como asesor técnico

científico en el sector privado o público.

Las capacidades científicas de los egresados del programa pueden ser aplicadas tanto en la

industria como en las universidades y centros de investigación. En nuestro estado existe una

importante industria siderúrgica y un gran potencial minero que no ha sido aprovechado de manera

pertinente. En Morelia se encuentran establecidas industrias del ramo metal-mecánico que

requieren personal capacitado. En la región centro-occidente del país hay buen número de

industrias que han recurrido de manera constante a los servicios de laboratorios y asesoría científica

del IIMM. Lo anterior sin considerar las regiones norte y sureste del país que también son fuentes

de empleo para los egresados de nuestros programas de postgrado. La mayoría de los egresados de

este Programa de Doctorado, a la fecha, se han integrado a laborar en el campo de la investigación

en diferentes instituciones nacionales e internacionales como investigadores o investigadores de

posdoctorado.

2.3 Demanda de Alumnos

Actualmente, existe una demanda importante para cursar estudios de Doctorado.

La población anual de estudiantes del programa de Maestría en Metalurgia y Ciencias de los

Materiales del IIMM varía entre cuarenta (40) y sesenta (60) alumnos. En el IIMM se gradúa un

promedio de diez (10) estudiantes por año, de los cuales el 30% optan por estudios de Doctorado

en el IIMM. La matrícula actual se compone por estudiantes egresados del programa de Maestría

del IIMM y de programas afines externos al Instituto, nacionales y extranjeros. Estadísticamente,

durante los primeros seis años del programa, se admitieron en promedio, tres estudiantes por

semestre, y en los últimos ocho años el promedio de ingreso es de cinco por semestre. Actualmente

el instituto cuenta con la infraestructura y la planta académica suficiente en caso de que se

incremente la demanda.

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El Instituto cuenta actualmente con un núcleo académico básico de veinte (20) profesores-

investigadores de tiempo completo con las características académicas para participar en el

programa de Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales. De estos

profesores todos pertenecen actualmente al Sistema Nacional de Investigadores (SNI). De los 20

profesores en el SNI uno (1) tiene Nivel III, siete (7) tienen Nivel II, once (11) tienen Nivel I y uno

(1) es Nivel Candidato a Investigador. Por el tamaño y la calidad de la planta de profesores-

investigadores del IIMM se tiene la capacidad para asesorar sin dificultades más de diez (10)

estudiantes de Doctorado por año de nuevo ingreso.

3. Objetivos del Programa

Esencialmente, el programa consiste en ofrecer educación a estudiantes formados en el campo de

la ingeniería metalúrgica y ciencias de los materiales o en áreas afines, de acuerdo a las perspectivas

de horizonte laboral del egresado. Los objetivos del programa se pueden resumir como sigue:

1) Formar recursos humanos con capacidad científica para desarrollar conocimiento de

frontera en la Ingeniería Metalúrgica y en la Ciencia de los Materiales.

2) Formar recursos humanos con capacidad cientifica y tecnológica para desarrollarse como

investigadores independientes y con habilidad para formar grupos de investigación.

3) Promover la investigación científica y tecnológica.

4. Perfil de ingreso

El aspirante a ingresar al programa debe de cumplir los siguientes requisitos:

Demostrar tener conocimientos sobre:

1) Métodos y técnicas de investigación.

2) Formulación de proyectos de investigación.

3) Ingeniería Metalúrgica, Ingeniería y Ciencias de los Materiales.

4) El manejo de las herramientas computacionales y las tecnologías informáticas necesarias

para desarrollar su proyecto de investigación.

5) Matemáticas, física y química

6) El idioma inglés: Comprensión, traducción, redacción y capacidad de comunicación.

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Habilidades y valores:

1) Capacidad para plantear problemas e hipótesis en torno a los fenómenos de la Ingeniería

Metalúrgica e Ingeniería y Ciencias de los Materiales relacionados con el proyecto de

investigación seleccionado.

2) Capacidad para asumir de manera independiente su proyecto de investigación.

3) Iniciativa para mantenerse actualizado en las líneas de generación y aplicación del

conocimiento que involucren a su proyecto.

4) Una actitud responsable, honesta y laboriosa.

5) Capacidad de trabajo individual y en equipo.

6) Espíritu crítico, autocrítico y reflexivo.

5. Perfil del Egresado

El egresado contará con conocimientos sólidos sobre la Ingeniería Metalúrgica y la Ciencia

de los Materiales, con los cuales, será capaz de resolver problemas mediante la aplicación de la

teoría y del método científico.

Además, desarrollará las cualidades y habilidades siguientes:

1) Curiosidad científica para conocer la naturaleza de los fenómenos que determinan el

comportamiento de los materiales.

2) Iniciativa para crear, generar y difundir el conocimiento científico y tecnológico en el área

de la metalurgia y los materiales.

3) Habilidad para poner en práctica los conocimientos adquiridos en su área de investigación.

4) Habilidad para transmitir el conocimiento científico.

5) Capacidad para trabajar en un ambiente multidisciplinario.

6) Escritura de artículos científicos.

7) Resolver problemas prácticos de la metalurgia y ciencia de materiales.

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6. Organización Académica del Programa

6.1 Duración del Programa

El tiempo para desarrollar y acreditar todas las actividades académicas incluidas en el

programa hasta la obtención del grado, será de ocho (8) semestres. El tiempo adicional requerido

por el estudiante estará sujeto a lo que establezca la reglamentación correspondiente.

6.2 Actividades Académicas

Las actividades académicas del programa de Doctorado comprenderán asignaturas, seminarios

de investigación, estancias de investigación en Instituciones externas, proyecto de investigación

(trabajo experimental), escritura de artículos científicos, la escritura y defensa de la tesis Doctoral

para la obtención del grado.

6.2.1 Asignaturas

El presente programa incluye cursar un mínimo de tres (3) asignaturas optativas, el alumno

deberá cursar al menos una de estas asignaturas en el primer semestre, y podrá cursar hasta dos

asignaturas entre el primer y tercer semestre. Cada asignatura tiene una duración semestral, con

seis (6) horas a la semana de clase, para un total de noventa y seis (96) horas al semestre que

equivale a seis (6) créditos, más seis (6) horas de trabajo extra clase adicional en la forma de tareas,

lectura, consultas, revisiones bibliográficas u otras actividades académicas para el estudiante que

equivale a seis (6) créditos, haciendo un total de doce (12) créditos por asignatura. Estas asignaturas

tienen como finalidad la formación y consolidación del conocimiento teórico-experimental y serán

recomendadas a juicio del Director de tesis en primera instancia. Sí el Comité Tutorial lo considera

necesario, el estudiante tendrá que tomar asignaturas adicionales en el transcurso de su programa.

Las asignaturas se ejecutan bajo la modalidad de horas de clase expuesta por el profesor,

experiencias de laboratorio para la comprensión del tema tratado en la asignatura, la realización de

tareas específicas que le permitan al estudiante completar, resumir y clasificar los conceptos

expuestos en la clase. El procedimiento de evaluación consistirá en exámenes parciales y finales

en cada asignatura atendida. Será a criterio del profesor responsable del curso la consideración que

haga para la evaluación: trabajos, informes, actividades prácticas (laboratorios), etc.

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La calificación mínima aprobatoria de las asignaturas es de ocho (8.0). Las asignaturas diseñadas

por el IIMM, que forman parte del Programa de Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias

de los Materiales podrán ser seleccionadas de la siguiente lista y se detallan en el Anexo I.

6.2.2 Asignaturas del Programa de Doctorado

Asignatura Profesor Departamento

1 Cerámica Física Dr. Juan Serrato Rodríguez Cerámicos y Refractarios

2 Microscopia Electrónica Dr. Juan Serrato Rodríguez Cerámicos y Refractarios

3 Difracción de Rayos X Dr. Ariosto Medina Flores Cerámicos y Refractarios

4 Cerámica y Refractarios Dr. Juan Serrato Rodríguez Cerámicos y Refractarios

5 Química de Superficies y Coloides Dr. Juan Zárate Medina Cerámicos y Refractarios

6 Procesamiento de Materiales Cerámicos Dra. Ma. Eugenia Contreras García Cerámicos y Refractarios

7 Síntesis Química de Materiales Cerámicos Dra. Ma. Eugenia Contreras García Cerámicos y Refractarios

8 Propiedades Electrónicas de los Materiales Dra. Ena Athenea Aguilar Reyes Cerámicos y Refractarios

9 Análisis Térmico de Materiales Dra. Ena Athenea Aguilar Reyes Cerámicos y Refractarios

10 Termodinámica de Materiales

Dra. Ena Athenea Aguilar Reyes

Dr. Juan Zárate Medina

Dr. Víctor Hugo López Morelos

Cerámicos y Refractarios

Soldadura

11 Fenómenos de Transporte Dr. Rafael García Hernández Soldadura

12 Instrumentación y Control Dr. Gerardo Barrera Cardiel Producción de Aceros

13 Procesamiento de Minerales Dr. Ramiro Escudero García Metalurgia Extractiva

14 Fisicoquímica de la Flotación Dr. Ramiro Escudero García

Dr. Feng Rao Wu Metalurgia Extractiva

15 Hidrometalurgia Dra. Diana Cholico González Metalurgia Extractiva

16 Pirometalurgia Dr. Ricardo Morales Estrella Metalurgia Extractiva

17 Metalurgia de Polvos Dr. Carlos A. León Patiño Metalurgia Extractiva

18 Fundición Dr. Baltasar Hernández Reyes Fundición

19 Solidificación Dr. Arnoldo Bedolla Jacuinde Fundición

20 Tribología Desgaste de Materiales Dr. Arnoldo Bedolla Jacuinde Fundición

21 Aleaciones Ligeras y Súper-aleaciones Dr. Arnoldo Bedolla Jacuinde Fundición

22 Tratamientos Térmicos Dr. Ignacio Mejía Granados Metalurgia Física

23 Metalurgia Física Dr. Jorge Alejandro Verduzco Martínez

Dr. Ignacio Mejía Granados

Metalurgia Mecánica

Metalurgia Física

24 Corrosión Dr. Diana F. Cholico González Metalurgia Extractiva

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25 Caracterización Estructural de Materiales Dr. Gerardo A. Rosas Trejo

Dr. Ariosto Medina Flores

Metalurgia Física

Cerámicos y Refractarios

26 Procesos de Solidificación Rápida Dr. Jorge Verduzco Martínez Metalurgia Física

27 Tecnologías de Unión Dr. José Lemus Ruiz Metalurgia Mecánica

28 Programación y Análisis Numérico Dr. Gerardo Barrera Cardiel Producción de Aceros

29 Elemento Finito Dr. Rafael García Hernández Soldadura

30 Comportamiento Mecánico de los

Materiales Dr. Alberto Ruiz Marines Producción de Aceros

31 Ultrasonido Dr. Alberto Ruiz Marines Producción de Aceros

32 Ensayos No Destructivos Dr. Héctor G. Carreón Garcidueñas Producción de Aceros

33 Procesos de Soldadura Dr. Rafael García Hernández Soldadura

34 Introducción a la Nanotecnología Dr. Gerardo Rosas Trejo Metalurgia Física

35 Nanoquímica Dr. Gerardo Rosas Trejo Metalurgia Física

36 Metalurgia de la Deformación Dr. Ignacio Mejía Granados Metalurgia Física

37 Biomateriales Dra. Ena Athenea Aguilar Reyes Cerámicos y Refractarios

38 Materiales Compuestos Dr. José Lemus Ruiz

Dr. Carlos A. León Patiño

Metalurgia Mecánica

Metalurgia Extractiva

39 Tópicos Selectos en Metalurgia Personal Académico

40 Tópicos Selectos en Materiales Personal Académico

6.2.3 Seminarios de Investigación

Se presentarán seis seminarios de investigación a los cuales dedicara 3 hora/semana/semestre

en los primeros 4 seminarios y 4 horas/semana/semestre en los seminarios V y VI; uno al final de

cada semestre durante los seis primeros semestres. En el seminario de investigación I, el estudiante

defenderá el protocolo de investigación propuesto. Los seminarios de investigación tienen un

carácter plenario y consisten en la presentación de los avances del proyecto de investigación del

estudiante mediante una exposición oral, a la cual seguirá una sesión de discusión (preguntas y

respuestas) para la evaluación del avance del trabajo por parte del Comité Tutorial quien emitirá

un dictamen. Esta evaluación se llevará a cabo antes de terminar cada semestre. El Comité Tutorial

también evaluará el avance y cumplimiento de los objetivos y metas planteadas en el protocolo de

investigación. La evaluación será emitida con una calificación en escala de 0 (cero) al 10 (diez),

siendo la calificación mínima aprobatoria de 8.0 (ocho). Si el estudiante alcanza una calificación

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aprobatoria, obtendrá 3 créditos en cada uno de primeros cuatro seminarios y 4 créditos en los

seminarios V y VI.

Los semestres siete y ocho, donde el estudiante realiza actividades asociadas a la escritura de

tesis, serán acreditados sólo por el Director de tesis con el Vo. Bo. del comité tutorial, quien

entregará al coordinador del programa de doctorado un informe con el porcentaje de avance de la

tesis avalada por el Comité Tutorial después de haberse reunido con el estudiante para la revisión

del progreso de las actividades realizadas en el periodo correspondiente.

6.2.4 Trabajo Experimental

A partir del segundo semestre y hasta el sexto semestre el estudiante llevará a cabo el desarrollo

del trabajo experimental relacionado con su proyecto de investigación, al cual le dedicará 20 horas

a la semana y será computado con veinte (20) créditos por semestre. Está actividad será supervisada

por el Director de tesis quien reportará al final de cada semestre su acreditación o no acreditación.

6.2.5 Avance de Escritura de tesis

Esta actividad se llevará a cabo a partir del cuarto semestre y se podrá extender hasta el octavo

semestre. Sin embargo, hasta el sexto semestre se le asignan créditos (de acuerdo a tablas de

páginas 21 y 22). El estudiante dedicará 10 horas semana/semana/semestre y será computado con

diez (10) créditos por semestre. Está actividad será supervisada por el Director de tesis con el Vo.

Bo. del comité tutorial quien reportará al final de cada semestre su acreditación o no acreditación.

En caso de que el estudiante al finalizar el sexto semestre no concluya la escritura de tesis final,

deberá continuar con esta actividad inscribiéndose al séptimo o incluso al octavo semestre. En estos

casos el Director de tesis reportará al final de cada semestre su acreditación o no.

6.2.6 Escritura de artículo

En el quinto semestre el estudiante contará con suficientes resultados experimentales que le

permitan escribir un artículo y entregarlo a su Comité Tutorial junto con el informe de avance en

las fechas que el coordinador del programa establezca. Esta actividad será acreditada o no

acreditada por el Director de tesis con el visto bueno (Vo. Bo.) del comité tutorial, en caso de ser

acreditada se le asignarán dos (2) créditos. En el caso de no ser acreditada el estudiante tendrá que

inscribirse a esta actividad en el siguiente semestre.

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6.2.7 Redacción de Tesis Doctoral y su Defensa Oral

La redacción de la tesis será minuciosa, comprendiendo: Presentación de antecedentes,

propuesta, experimentación, presentación de resultados, discusión de resultados, conclusiones,

resaltando la originalidad del trabajo y por último las recomendaciones.

La defensa de la tesis doctoral consiste primeramente en la presentación concisa del trabajo de

investigación, en donde se dará énfasis a su originalidad. Esta defensa será presentada ante un

jurado que estará compuesto por cinco (5) miembros, la mayoría deben ser miembros del Comité

Tutorial y del NAB, considerar que al menos uno de los miembros sea externo. Una vez hecha la

presentación, cada uno de los integrantes del jurado cuestionará al estudiante de doctorado sobre

el contenido de su tesis, y finalmente emitirá su veredicto que podrá ser aprobatorio o no

aprobatorio.

En el caso de dictamen no aprobatorio, podrá celebrarse un segundo y último examen en un

plazo no menor de dos, ni mayor de seis meses, a partir de la fecha en que efectuó el primer examen.

Si el resultado es nuevamente adverso al sustentante, se asentará la palabra “reprobado” en el acta

correspondiente y causará la baja definitiva.

En las “Normas Complementarias para la Operación del Programa”, ver sección nueve (9), se

detallan los requisitos y procedimientos que se mencionan en esta sección.

6.3 Proyecto de Investigación

Una vez aceptados en el programa, los estudiantes de Doctorado deberán presentar un protocolo

de investigación que consistirá en la metodología del proyecto a desarrollar durante sus estudios.

El cual deberá ser desarrollado durante el primer semestre de estudios. Este deberá contener la

propuesta de aplicación del método científico para la generación del conocimiento de frontera en

Ingeniería Metalúrgica y Ciencias de los Materiales, según la línea de investigación en la que se

involucre con su Director de tesis. El proyecto de investigación deberá ser aprobado por el Director

de tesis y el Comité Tutorial.

6.4 Estancias de Investigación fuera del Instituto

Para los estudiantes de doctorado, es de carácter deseable la movilidad académica dentro de

las actividades del programa. Desde el inicio de su plan de trabajo, el estudiante deberá considerar

realizar estancias de investigación en instituciones externas, y de preferencia en el extranjero.

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Actualmente se tienen vínculos de colaboración con una infinidad de instituciones en México y en

el extranjero, así como las facilidades de acceder a las becas mixtas por parte del CONACYT y

otras instancias para este propósito.

De la misma manera, el estudiante deberá considerar su participación en congresos tanto a

nivel nacional e internacional, como parte obligatoria de su desarrollo y formación en el programa

de Doctorado.

6.5 Líneas de Generación y Aplicación del Conocimiento

Las líneas de generación y aplicación del conocimiento (LGAC) que se tomarán en cuenta

para la realización de los proyectos de investigación son las siguientes:

Línea de Generación y Aplicación del Conocimiento Nombre

LGAC-1 Metalurgia Extractiva, Preparación y Desarrollo de

Materiales.

LGAC-2 Caracterización y Análisis de Materiales.

LGAC-3 Fundición, Metalurgia Física y Mecánica.

LGAC-4 Unión, Degradación y Ensayos No-destructivos de

Materiales.

6.5.1 Justificación de las LGAC.

LGAC-1: El estado de Michoacán y estados aledaños cuentan con recursos minerales en

prácticamente toda su extensión territorial que son la materia prima para el desarrollo de nuevos

materiales. Los recursos minerales son sometidos a procesos de separación selectiva y la metalurgia

extractiva es básica en la obtención de metales y minerales.

En cuanto a la síntesis o preparación de nuevos materiales se cuenta con la infraestructura

necesaria para obtener materiales mediante diversas técnicas como síntesis química, mecano-

química, solidificación rápida, entre otras, que son la base para el diseño del procesamiento o

desarrollo de materiales por diversas técnicas para obtener compuestos, realizar unión de

materiales, recubrimientos, materiales densos por sinterización, etc.

Los profesores investigadores que cultivan esta línea de investigación llevan a cabo

conjuntamente con estudiantes de posgrado, proyectos sobre la ciencia básica que sustenta las

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teorías que rigen la síntesis, procesamiento, desarrollo y caracterización de los materiales

cerámicos y compuestos.

La infraestructura existente en el IIMM permite formar recursos humanos de calidad y ofertar

servicios de caracterización física y química de materiales a la industria minero-metalúrgica, así

como a otras industrias metal mecánicas, que contribuyen al diseño de nuevos materiales e incluso

al desarrollo de investigación para resolver problemas inherentes a las industrias mencionadas.

LGAC-2: Durante la síntesis, procesamiento y ensayos de materiales, las técnicas instrumentales

usadas para la caracterización y el análisis están en continuo desarrollo, respondiendo a la

necesidad de saber más acerca de su estructura, composición y comportamiento bajo diferentes

condiciones de los parámetros involucrados, o permitir el control de las síntesis y el procesamiento

para mejorar las propiedades de estos materiales para usos específicos. Las técnicas de mayor

relevancia que se utilizan en esta línea son la microscopía electrónica (barrido y transmisión),

microscopía de fuerza atómica, difracción de rayos-X, técnicas espectrométricas como

fluorescencia de rayos-X, infraroja, ultravioleta, Raman, etc., técnicas de caracterización de

propiedades mecánicas como tensión uniaxial, tenacidad a la fractura, fatiga, impacto, desgaste,

termofluencia, dureza (nano, micro y macro), además de uso de técnicas vía humeda.

Esta línea conjunta las capacidades de los profesores que integran el NAB en las diferentes

disciplinas, además permite la incorporación de alumnos egresados de diferentes carreras afines a

la metalurgía y ciencias de los materiales.

LGAC-3: La industria de la manufactura, y particularmente la industria metal-mecánica se ha

consolidado en los últimos años como uno de los principales ejes de desarrollo de nuestro país. Las

numerosas armadoras de automóviles y la nueva industria aeronáutica, así como las nacientes

empresas de generación de energías alternativas, requiere el desarrollo y la manufactura de partes

metálicas por diversos procesos. Esto implica una demanda creciente de recursos humanos

especializados que sean capaces de diseñar nuevos materiales por técnicas de fundición y colada

(colada en arena, fundición a la cera perdida, fundición a la espuma perdida, etc), por medio de

procesamientos termomecánicos como forja, trefilado, extrusión, rolado, estampado, etc. Lo

anterior requiere que los recursos humanos formados tengan amplio conocimiento de la metalurgia

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física y los mecanismos que gobiernan el comportamiento de los materiales para lograr las

propiedades mecánicas deseadas.

En el caso de los procesos de fundición se requiere conocimiento sobre flujo de fluidos, flujo

de calor y flujo de materia (difusión) para lograr el diseño de procesos de fundición y solidificación

de piezas sanas con propiedades mecánicas adecuadas. Por otra parte, en el caso de los procesos de

fabricación de piezas por deformación plástica, se requiere de un amplio conocimiento de los

mecanismos de endurecimiento por deformación, recuperación, recristalización, crecimiento de

grano, transformaciones de fase, comportamiento de la deformación plástica en frio y caliente,

modelación de la influencia plástica, ductilidad en caliente, esfuerzos residuales, orientación

cristalográfica preferencial, que gobiernan el comportamiento de los materiales procesados y que

permiten diseñar el tratamiento termomecánico más adecuado de acuerdo al tipo de material.

LGAC-4:

Dentro del desarrollo de materiales y diseño de componentes en la industria metal mecánica,

aeroespacial, automotriz, de generación de energía, entre otras, se require de un proceso secundario

de unión para la fabricación de componentes estructurales y/o funcionales. Para ello es necesario

el conocimiento de procesos de union de materiales, así como de sus características

microestructurales y su relación con su comportamiento mecánico en aplicaciones específicas. De

la misma manera estos componentes y uniones son susceptibles a sufrir degradación metalúrgica,

física y electroquímica como corrosión, desgaste y cambios microestructurales que alteran su

rendimiento. Para garantizar la integridad estructural de estas uniones y/o componentes, los

ensayos no destructivos tales como técnicas ultrasónicas, corrientes de Eddy, potencial

termoeléctrico, conductividad eléctrica, ultrasonido no lineal ofrecen alternativas para relacionar

sus variables a características microestructurales y físicas.

En este contexto, esta línea permite ser un referente en la generación y aplicación del

conocimiento de las ciencias en materiales y metalurgia al sector educativo e industrial y actuar

como agente de cambio a través de la investigación científica, proponiendo innovaciones dentro

del área de unión, degradación y de ensayos no destructivos por medio de la formación de recursos

humanos de alto nivel y la publicación de literatura científica de alto impacto.

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6.6 Programa de las Actividades Académicas

PRIMER SEMESTRE

ACTIVIDAD

CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre)/créditos TOTAL DE

CRÉDITOS Actividad

Académica

Trabajo extra clase

ASIGNATURA I 6/6 6/6 12

SEMINARIO DE

INVESTIGACIÓN I 3/3 0/0 3

TOTAL 15

SEGUNDO SEMESTRE

ACTIVIDAD

CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre)/créditos TOTAL DE CRÉDITOS Actividad

Académica

Trabajo extra clase

ASIGNATURA II 6/6 6/6 12

SEMINARIO DE

INVESTIGACIÓN II 3/3 0/0 3

TRABAJO

EXPERIMENTAL I 0/0 20/20 20

TOTAL 35

TERCER SEMESTRE

ACTIVIDAD

CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre)/créditos TOTAL DE CRÉDITOS Actividad

Académica

Trabajo extra clase

ASIGNATURA III 6/6 6/6 12

SEMINARIO DE

INVESTIGACIÓN III 3/3 0/0 3

TRABAJO

EXPERIMENTAL II 0/0 20/20 20

TOTAL 35

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CUARTO SEMESTRE

ACTIVIDAD

CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre)/créditos TOTAL DE CRÉDITOS Actividad

Académica

Trabajo extra clase

SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN IV 3/3 0/0 3

TRABAJO EXPERIMENTAL III 0/0 20/20 20

AVANCE DE ESCRITURA DE TESIS

I 0/0 10/10 10

TOTAL 33

QUINTO SEMESTRE

ACTIVIDAD

CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre)/créditos TOTAL DE CRÉDITOS Actividad

Académica

Trabajo extra clase

SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN V 4/4 0/0 4

TRABAJO EXPERIMENTAL IV 0/0 20/20 20

AVANCE DE ESCRITURA DE TESIS

II 0/0 10/10 10

ESCRITURA DE ARTICULO I 0/0 2/2 2

TOTAL 36

SEXTO SEMESTRE

ACTIVIDAD

CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre)/créditos TOTAL DE CRÉDITOS Actividad

Académica

Trabajo extra clase

SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN

VI 4/4 0/0 4

TRABAJO EXPERIMENTAL V 0/0 20/20 20

AVANCE DE ESCRITURA DE

TESIS III 0/0 10/10 10

TOTAL 34

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SEPTIMO SEMESTRE

ACTIVIDAD CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre) CRÉDITOS

SEMINARIO DE AVANCE DE ESCRITURA

DE TESIS I Sin créditos Sin créditos

OCTAVO SEMESTRE

ACTIVIDAD CARGA HORARIA

(hora/Semana/Semestre) CRÉDITOS

SEMINARIO DE AVANCE DE ESCRITURA

DE TESIS II Sin créditos Sin créditos

EL NÚMERO TOTAL DE CRÉDITOS DEL PROGRAMA DE DOCTORADO ES DE 188

6.7 Flexibilidad para cubrir Actividades Académicas

El presente programa incluye cursar un mínimo de tres (3) asignaturas optativas, el alumno deberá

cursar al menos una de estas asignaturas en el primer semestre, y podrá cursar hasta dos asignaturas

entre el primer y tercer semestre.

Si así lo requiere, puede tomar asignaturas o realizar estancias de investigación en otras

instituciones de educación superior, con las que el IIMM mantenga vínculos o convenios de

colaboración ya sea, en el país o en el extranjero. Esto podrá llevarse a cabo por recomendación

del Director de tesis y/o del Comité Tutorial del estudiante; esta actividad deberá estar incluida

como parte del programa individual de formación.

Los semestres siete y ocho del programa podrán ser destinados a actividades académicas

complementarias asociadas a la conclusión de la tesis y aunque el estudiante debe estar inscrito,

estas actividades son evaluadas sin sumar créditos.

El estudiante puede realizar su defensa de tesis a partir del séptimo semestre si para entonces ha

cubierto los requisitos (tesis, artículo e inglés).

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7. Personal Académico

Tabla 1. Relación de Profesores del IIMM adscritos al NAB del Programa

Nombre

Grado

Académico

y Año

Institución de Obtención de

Grado

Categoría

PTC

Nivel SNI

/Perfil

PRODEP

Cuerpo

Académico

Tipo de

Participación en el

Programa

LGAC

Número de

Horas

Dedicadas al

Programa

1 Egberto Bedolla

Becerril

Doctorado

1980

University de Newcastle

Upon Tyne

UK.

Titular “C” II/ PP CA-105 * Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

2 Carlos León

Patiño

Doctorado

2000

Universidad de McGill

Canada Titular “C” II/PP CA-105

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

3 José Lemus

Ruiz

Doctorado

2000

Universidad de McGill

Canada Titular “C” I/PP CA-209

* Director de tesis

* Tutor 2,4 10

4 Ena A. Aguilar

Reyes

Doctorado

2000

Universidad de McGill

Canada Titular “C” I/PP CA-105

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

5 Jorge A. Verduzco

Martínez

Doctorado

2000

Universidad de Sheffield

UK

Titular “C” I/PP CA-209 * Director de tesis

* Tutor

3, 4 10

6 Víctor H. López

Morelos

Doctorado

2005

University of Nottingham

Nottingham, UK Titular “B” II/PP CA-209

* Director de tesis

* Tutor

3, 4 10

7 Rafael García

Hernández

Doctorado

2002

Universidad Autónoma de

Querétaro Titular “C” I/PP CA-209

* Director de tesis

* Tutor 3, 4 10

8 Alberto Ruiz

Marines

Doctorado

2004

Universidad de Cincinnati

USA Titular “C” II/PP CA-140

* Director de tesis

* Tutor

3, 4 10

9 Héctor G. Carreón

Garcidueñas

Doctorado

2002

Universidad de Cincinnati

USA Titular “C” I/PP CA-140

* Director de tesis

* Tutor

3, 4 10

10 Arnoldo Bedolla

Jacuinde

Doctorado

2001

Universidad de Sheffield

UK Titular “C” II/PP CA-215

* Director de tesis

* Tutor

3, 4 10

11 Ignacio Mejía

Granados

Doctorado

2002

Universidad de Barcelona,

España. Titular “C” II/PP CA-215

* Director de tesis

* Tutor

2, 3 10

12

Juan Serrato

Rodríguez

Doctorado

1980

Houldworth School of

Applied Science

UK

Titular “C” I/PP CA-28

* Director de tesis

* Tutor

1, 2 10

13 Ma. Eugenia

Contreras García

Doctorado

2000

Universidad Autónoma del

Estado de Morelos Titular “C” II/PP CA-28

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

14 Juan Zárate

Medina

Doctorado

2002 UNAM Titular “C” I/PP CA-28

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

15 Ariosto Medina

Flores

Doctorado

2005 ITESM-CEM Titular “B” I/PP CA-28

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

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16 Gerardo Rosas

Trejo

Doctorado

1997

Universidad Autónoma del

Estado de Morelos, Titular “C” III/PP CA-28

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

17 Feng Rao Wu Doctorado

2011

Universidad Autónoma de

San Luis Potosí

Cátedra

CONACYT I

Catedra

CONACYT

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

18 Diana F. Cholico

González

Doctorado

2012 Universidad de Guanajuato

Cátedra

CONACYT C

Cátedra

CONACYT

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

19 Ramiro Escudero

García

Doctorado

1998

Universidad de McGill

Canadá Titular “C” PP CA-25

* Director de tesis

* Tutor 1, 2 10

8. Infraestructura y Recursos Financieros con que cuenta el Programa

El instituto cuenta actualmente con equipamiento científico y espacios físicos de laboratorios y

oficinas administrativas para realizar las actividades relacionadas con la operación del programa

de Doctorado. Las fuentes del financiamiento para la operación del programa provienen de: la

misma Universidad, becas del CONACYT, la SEP y otras dependencias federales y convenios con

el sector industrial.

8.1 Equipamiento Científico Mayor

1) Microscopio Electrónico de Transmisión FEI TECNAI F20, 2) Microscopio Electrónico de

Barrido de Emisión de Campo Jeol JSM 7600F, 3) Microscopio Electrónico de Barrido

Convencional Modelo JSM-6400, 4) Sistema de difracción de rayos X modelo D8 ADVANCE,

5) Escáner ultrasónico con volumen de escaneo de 90 cm × 60 cm × 45 cm, y rango de

frecuencias de 500kHz hasta 75 MHz para la generación de imágenes ultrasónicas tipo B-scan

y C-scan, 6) Máquina servo-hidráulica marca MTS con capacidad de 100 kN para pruebas

mecánicas con una gran cantidad de accesorios para causar daño por fatiga, medir tenacidad a

la fractura y determinar diferentes propiedades mecánicas en materiales, 7) Máquina para

pruebas de termo-fluencia (creep), 8) Máquina electromecánica SWICK de 100 kN para

pruebas de tensión y compresión, 9) Molino planetario de bolas de polvos marca Restech

Modelo PM100, 10) Nanoindentador marca Hysitron modelo TI-700 UBI, 11) Espectrómetro-

Microscopio Raman Senterra, 12) Yamato Spray Dryer, 13) PowderPro Frezze Granulation, 14)

Sistema de difracción de rayos X SIEMENS D-5000, 15).

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El postgrado del Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales cuenta con seis (6)

edificios en los cuales se encuentran:

18 Laboratorios

1 Taller de máquinas herramientas

5 Aulas de clase con una capacidad de 20 personas cada una. Estos espacios cuentan

con sillas, mesas, pintarrones/pantallas de proyección y proyectores).

1 Sala de reuniones

2 Auditorios, uno para 35 personas y otro para 82

1 Biblioteca para con capacidad para atender 20 personas

1 Centro de cómputo para clases de simulación, instrumentación por medio de

LabView y simulación de procesos por métodos de elemento finito.

3 Oficinas Administrativas

30 Cubículos para profesores todos con conexión de internet LAN, y

80 Espacios (con escritorio y silla) para estudiantes, todos ellos con conexión de

internet LAN

8.2. Servicios de Información

Equipo de cómputo. Los profesores y estudiantes del programa cuentan con computadora,

de las cuales todas tienen acceso a Internet.

Acceso a sistemas de búsqueda. Se cuenta con acceso directo a servicios de información. Las

búsquedas documentales se realizan individualmente ó a través del centro de cómputo de la

Universidad. Estos servicios se encuentran a la disposición de estudiantes y personal académico.

El acceso a las bases de datos por medio de la biblioteca virtual está restringido a la red

universitaria de cómputo o a través de acceso remoto. Las bases de datos disponibles más

importantes son las que provee el CONRICYT, las libres y las de la propia universidad, disponibles

a través de la biblioteca virtual (http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx/)

Biblioteca. La biblioteca del IIMM cuenta con aproximadamente 2200 libros de texto y de

referencia en las áreas en ciencias en metalurgia, ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería

mecánica y 18 colecciones de revistas periódicas. Se realizan compras de volúmenes nuevos dos

veces al año.

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8.3. Conexión a la Red Universitaria de Cómputo

El Programa de Postgrado del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, está conectado a la

red universitaria de cómputo desde 1992. Se tiene acceso a los servicios del Centro de Cómputo

Universitario (CCU) y al internet.

El IIMM es nodo dentro de la red CCU y cuenta con un concentrador de señales con

transmisión de datos por medio de fibra óptica. A este nodo se conectan otras dependencias por el

mismo sistema. Internamente se cuenta con una gran capacidad de líneas. Otro de los servicios que

brinda la red CCU es el de acceso a sus unidades de discos compactos para consulta a enciclopedias

especializadas, bases de datos de fichas bibliográficas, etc.

9. Normas Complementarias para la Operación del Programa.

9.1 Ingreso y Permanencia.

9.1.1 Perfil de ingreso

El aspirante a ingresar al programa debe de cumplir los siguientes requisitos:

(Los cuales son comprobados mediante evaluaciones durante el proceso de selección o admisión).

Tener conocimientos sobre:

1) Métodos y técnicas de investigación.

2) Formulación de proyectos de investigación.

3) Ingeniería Metalúrgica, Ingeniería y Ciencias de los Materiales.

4) El manejo de las herramientas computacionales y las tecnologías informáticas necesarias

para su proyecto de investigación.

5) Matemáticas, física y química

6) Pensamiento o razonamiento analítico.

7) El idioma inglés a nivel comprensión y redacción de textos.

Habilidades y valores:

1) Capacidad para plantear problemas e hipótesis en torno a los hechos y fenómenos de la

Ingeniería Metalúrgica e Ingeniería y Ciencias de los Materiales relacionados con el tema

de investigación seleccionado.

2) Creatividad para proponer proyectos de investigación.

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3) Capacidad para asumir el liderazgo e impulsar la investigación en la disciplina.

4) Disposición para mantenerse actualizado en la línea de generación y aplicación del

conocimiento que desarrolle.

5) Una actitud responsable, honesta y laboriosa.

6) Capacidad de trabajo individual y en equipo.

7) Espíritu crítico, autocrítico y reflexivo.

9.1.2 Requisitos de admisión

Para poder ser admitido como alumno regular del programa de Doctorado en Ciencias en

Metalurgia y Ciencias de los Materiales, el aspirante deberá cumplir los requisitos de acuerdo a los

artículos 71 y 72 del RGEP.

1) Antecedentes académicos formales:

a) Presentar el título de licenciatura de cualquier disciplina de la Ingeniería o Ciencias

Fisicomatemáticas y el documento de grado de maestría en el área de Ingeniería

Metalúrgica, Ingeniería y Ciencias de los Materiales, o maestría en un área que a juicio

del Comité de Selección del Doctorado (CSD) del IIMM, sea afín y relevante al proyecto

de investigación.

2) Disponibilidad de tiempo completo.

3) Un promedio mínimo de 8.0 (ocho) o equivalente (CONACYT) en sus estudios de maestría

para poder aspirar a una beca del CONACYT.

4) Idioma extranjero.

a) 430 puntos en el examen TOEFL.

5) Presentar un Currículo Académico de acuerdo al formato establecido para tal efecto.

6) Exposición de motivos.

a) Carta dirigida al Director del IIMM en la que el aspirante exponga los motivos

académicos, profesionales y personales para ingresar al Doctorado.

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7) Examen de Admisión (Conocimientos básicos sobre Termodinámica, Metalurgia Física,

Matemáticas y Física, Química).

8) Examen EXANI III del CENEVAL con un mínimo de 1000 puntos

9) Entrevista personal con el CSD.

10) El examen de admisión, el EXANI así como la entrevista podrían omitirse cuando a juicio

del CSD la no asistencia del solicitante esté plenamente justificada, por lo cual el CSD

procederá a emitir un dictamen basándose únicamente en la documentación enviada por

el solicitante. (Ejemplo: para estudiantes extranjeros).

11) La documentación que establece el Reglamento General de Estudios de Postgrado (RGEP)

de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

9.1.3 Operación del programa

Además de los requisitos establecidos por el RGEP, el programa de Doctorado deberá operar de

acuerdo a lo siguiente:

1) Los alumnos serán seleccionados para su ingreso por el CSD del IIMM que estará integrado

por tres profesores-investigadores del Núcleo Académico Básico del Programa, así como por

el Coordinador del Programa de Doctorado. Cada uno de ellos será designado por el Director

del Instituto a propuesta del Coordinador del programa. Se deben de cumplir los siguientes

criterios:

i) Cada profesor que integra esta comisión debe ser de diferente departamento o cuerpo

académico.

ii) La duración de cada miembro de la comisión debe ser de 2 años. La comisión se renovará

de la siguiente manera: Al término de dos años, dos miembros de la CSD se sustituirán,

posteriormente, únicamente el otro miembro de la comisión será sustituido al cumplir su

periodo y así sucesivamente.

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2) El Comité de Selección del Doctorado (CSD) tendrá las siguientes funciones:

a) Revisar los expedientes vigilando que se cumplan los requisitos de admisión establecidos

en las normas complementarias.

b) Aplicar el Examen de Selección o Admisión.

c) El Comité de Selección del Doctorado tomará sus decisiones fundamentado en los

siguientes criterios:

i) Revisión curricular de los aspirantes.

ii) Resultados del examen de admisión.

iii) Resultado en el examen EXANI III.

iv) Resultado de la entrevista, donde el aspirante podrá expresar abiertamente su interés

de integrarse como estudiante al programa, contestará las preguntas que el CSD le

haga. Además, en esta etapa el aspirante discutirá el contenido de un artículo

científico previamente asignado para su análisis.

d) Informar a la Dirección y a la Coordinación del Programa de Doctorado de los

resultados del proceso de selección.

3) La Coordinación del Programa de Doctorado a propuesta del Director de tesis designará al

Comité Tutorial respectivo para cada uno de los estudiantes aceptados.

4) El Comité Tutorial estará formado por cinco miembros, los cuales son:

a) El Director de tesis y sí el proyecto lo amerita, un Codirector de tesis; designado por el

Director de tesis del proyecto.

b) Cuatro profesores-investigadores o tres profesores-investigadores cuando se cuente con

un Codirector de tesis. Los comites deberán estar integrados con una mayoría de miembros

del NAB.

5) Para ser considerado Director de tesis responsable de estudiantes de Doctorado en el IIMM,

el profesor-investigador deberá cumplir con los siguientes requisitos:

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a) Ser profesor-investigador titular del Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales,

con el grado de doctor en Ingeniería Metalúrgica, Ingeniería y Ciencias de los Materiales

o área afín.

b) Debe tener probada experiencia en la formación de estudiantes de maestría.

c) Debe tener una productividad que avale su experiencia en la línea de investigación

correspondiente, con probada continuidad de publicación de artículos arbitrados y de

circulación internacional.

d) Tener en desarrollo uno o más proyectos en su línea de investigación con el financiamiento

respectivo. Por lo menos tener un proyecto financiado por la CIC de la UMSNH.

e) Tener una eficiencia terminal específicada por el CONACYT aceptable en la formación de

Recursos Humanos a nivel posgrado, la cual deberá ser avalada por la Dirección del IIMM.

6) Para ser considerado Codirector de tesis de los estudiantes de Doctorado en el IIMM deberá:

a) Ser profesor y/o investigador en activo acreditado en el país o en el extranjero.

b) Tener una productividad que avale su experiencia en la línea de investigación

correspondiente al tema de tesis.

c) Cumplir con al menos uno de los siguientes requisitos:

i) Ser miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) al menos con

nombramiento de Investigador Nacional Nivel I.

ii) Ser profesor y/o investigador de una Universidad o Centro de Investigación extranjero

de reconocido prestigio y ser considerado una autoridad internacional en la línea de

investigación en la que se desarrollará el trabajo del Doctorando.

iii) Tener grado de Doctor y ser investigador y/o profesional en activo en alguna Industria

Nacional interesada directamente en el tema de investigación del Doctorando.

d) Ser aprobado por el H. Consejo Técnico del Instituto. Para lo anterior se realizará un

examen del currículum vitae y de las pruebas documentales que lo sustenten.

7) El Codirector de tesis tendrá como principal función apoyar y orientar en coordinación con

el Director de tesis responsable en el IIMM, el trabajo académico y de investigación del

estudiante. Teniendo la obligación de participar en las actividades propias del Comité

Tutorial cuando menos una vez al semestre.

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8) El Director de tesis deberá elaborar conjuntamente con el estudiante el protocolo de

investigación, el cual presentará a su Comite Tutorial al final de su primer semestre para su

aprobación.

9) El Director de tesis deberá registrar su relación académica como asesor del estudiante y el

tema de investigación ante la Coordinación de Doctorado del IIMM, con lo que queda

oficializada.

10) El carácter tutorial del Programa implica los siguientes compromisos por parte del Director

de tesis:

a) Además de cumplir cabalmente con lo establecido para su efecto en el RGEP, deberá

programar las revisiones que resulten necesarias para el desarrollo de la investigación.

11) El carácter tutorial del Programa implica los siguientes compromisos por parte del Comité

Tutorial:

a) Disponibilidad para auxiliar y asesorar al estudiante en temas relacionados a su proyecto

de investigación cuando el estudiante así lo requiera. Es obligación del estudiante solicitar

entrevistas con los miembros del Comité Tutorial para intercambiar opiniones sobre el

desarrollo de la tesis y concertar las recomendaciones necesarias.

b) Establecer los requerimientos formativos complementarios, las recomendaciones sobre las

asignaturas por tomar, los tópicos selectos y todo aquel conocimiento necesario para el

estudiante en función de la naturaleza y requerimientos de su proyecto de investigación.

c) El Comité Tutorial es responsable de la evaluación del estudiante, considerando para ello

su avance de tesis y desempeño en los seminarios de investigación y otras actividades

académicas; así también deberá apoyar al estudiante en la definición del programa de su

trabajo, en la formulación y desarrollo de su investigación hasta el término de la misma.

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12) Un estudiante podrá solicitar el cambio de Director de tesis durante los dos primeros

semestres; siempre y cuando lo autorice de manera justificada ante el H. Consejo Técnico

del IIMM.

13) El estudiante entregará un reporte semestral de avance de su proyecto a su Comite Tutorial

para su evaluación de acuerdo a un formato emitido por la Coordinación del Programa; el

reporte deberá estar avalado por su Director de tesis.

14) El Coordinador del programa les asignará a todos los estudiantes de nuevo ingreso un tutor

individual que los oriente o asesore durante el desarrollo de sus estudios, el cual deber ser

integrante del Comité Tutorial incluyendo a su Director de tesis.

9.1.4 Permanencia

Para permanecer inscrito en el Doctorado en Ciencias, en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

es necesario cumplir con los aspectos señalados en los articulos 73 y 74 del RGEP y además con

lo siguiente:

a) Las inscripciones y reinscripciones al doctorado se harán durante los periodos

universitarios de inscripción.

b) El estudiante deberá acreditar el total de los créditos establecidos en el periodo que se le

está evaluando.

c) Deberá ser de dedicación exclusiva y de tiempo completo a sus labores en el Instituto,

siendo supervisado por su Director de tesis.

d) Demostrar avance constante en el desarrollo de su proyecto de investigación.

9.1.5 La Tesis Doctoral

Portada

1. Esta deberá tener al menos dos escudos: El de la Universidad en la parte superior izquierda,

el del Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales en la parte superior derecha y

si es el caso el escudo o logotipo de otras Instituciones participantes.

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2. En la parte superior entre los escudos, se deberá escribir el nombre de la Universidad y por

debajo el nombre del Instituto de Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales, y

si es el caso, el nombre de otras Instituciones participantes.

3. Luego se escribirá el titulo completo de la tesis y en seguida la leyenda: “Tesis que para

obtener” el grado de Doctor en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Presenta:

4. Nombre del alumno (con grado académico).

5. Nombres del Director y Codirector, según sea el caso (con grado académico).

6. Lugar y fecha.

Contenido

La tesis doctoral deberá ser redactada en idioma español o inglés y estar sujeto a lo establecido a

continuación para un contenido mínimo. El Comité Tutorial podrá hacer algunas sugerencias a este

respecto, a fin de mejorar la calidad de la tesis.

1) Agradecimientos y dedicatoria.

2) Índice de contenido.

3) Resumen. (en español e inglés)

4) Introducción.

5) Revisión bibliográfica (n capítulos).

6) Parte experimental.

7) Resultados y discusión.

8) Conclusiones.

9) Recomendaciones.

10) Nomenclatura.

11) Índice de figuras.

12) Índice de tablas.

13) Índice de equivalencias.

14) Índice de anexos.

15) Referencias.

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9.2. Obtención del Grado

9.2.1. Requisitos

1) El candidato debe publicar por lo menos un artículo con arbitraje en una revista indizada (JCR)

y/o patente otorgada sobre su trabajo de investigación, además de esto, un manuscrito enviado

o un proceeding publicado en revista de calidad o un capítulo de libro.

2) El candidato debe demostrar su dominio del idioma inglés, para esto tiene que entregar durante

su estancia como estudiante de Doctorado el comprobante de la obtención como mínimo de 520

puntos en el examen TOEFL.

3) Para la obtención del grado de Doctor en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

se considera la normatividad institucional establecida en el Reglamento General de Estudios de

Posgrado, razón por la cual el participante deberá concluir el 100 % de los créditos, entregar la

Tesis a evaluación colegiada y defensa de la misma en examen de grado; además de permanecer

inscrito y cumplir con los requisitos establecidos en el Programa.

1) Cuando el manuscrito de tesis esté terminado, el estudiante entregará a la Dirección del Instituto

cinco tantos del manuscrito sin encuadernar, acompañado de oficio de aval del Director de Tesis

en donde manifieste haber revisado el manuscrito y estar conforme con su contenido y forma.

La Dirección del Instituto, a través de la Sub-Dirección Técnica, es responsable de designar un

jurado examinador de acuerdo al artículo 97 del RGEP que deberá ser constituido por cinco

evaluadores y un suplente. El Director de Tesis y los cuatro miembros del Comité Tutorial del

estudiante, actuarán como vocales. La designación del Comité se deberá realizar dentro de los

tres días hábiles posteriores a la entrega del manuscrito de tesis. El jurado examinador realizará

la revisión del manuscrito de tesis con el espíritu del rigor científico e indicará al alumno, en un

plazo máximo de un mes, las correcciones recomendadas. El alumno efectuará las correcciones

indicadas y regresará el manuscrito de tesis corregido al jurado en un plazo no mayor a un mes,

los integrantes del jurado, mediante sus atributos en la plataforma informática SIIA, harán saber

a la Dirección del Instituto la aprobación del manuscrito de tesis. Una vez que el alumno haya

llevado a cabo exitosamente su revisión de expediente en la Dirección de Control Escolar de la

Universidad, la Dirección del Instituto está entonces en condiciones de autorizar y programar

fecha para la realización del Examen de Grado. El alumno entregará dos tantos de la versión

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final de la Tesis de Grado debidamente encuadernada para uso de la biblioteca del Instituto, y

entregará la versión final encuadernada a cada uno de los sinodales de tesis.

2) El estudiante candidato al grado de Doctor disertará y defenderá su Tesis de grado ante el Comité

Examinador conforme a la normativa descrita en los Artículos 99, 100, y 101 del Reglamento

General de Estudios de Posgrado. Si el fallo del Comité Examinador es aprobatorio, se

procederá a levantar el Acta de Examen correspondiente y tomará protesta al sustentante. Una

vez cumplido con el procedimiento aquí establecido, el sustentante es aceptado en el Grado de

Doctor en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales. En caso de que el fallo del

Comité Examinador fuese reprobatorio, el sustentante podrá presentar la defensa de su tesis,

ante el mismo Comité Examinador, por una segunda y última vez, dentro de un período no

menor de dos, ni mayor de seis meses, a partir de la fecha en que efectuó el primer examen. Si

el resultado es nuevamente adverso al sustentante, se asentará la palabra “reprobado” en el acta

correspondiente.

3) En aquellos casos en que el trabajo de investigación, la tesis realizada, la disertación y la defensa

sobre el trabajo de investigación sean de excepcional calidad, a propuesta de un miembro del

Comité Examinador que no sea el Director de Tesis o Codirector de Tesis y con la aprobación

unánime del mismo, se podrá conceder el Grado de Doctor en Ciencias en Metalurgia y Ciencias

de los Materiales con Mención Honorífica, como establece el Artículo 88 del RGEP, donde se

establece lo siguiente:

a) Que haya cursado en tiempo y forma sus estudios de grado de manera ininterrumpida y

presentar el Examen de Grado en un máximo de tres meses posteriores a la duración del

programa de Posgrado.

b) Que el promedio de calificaciones sea igual o superior a 9.5 o su equivalente, y que no

haya reprobado ninguna asignatura o actividad académica durante sus estudios.

c) Que el alumno haya observado el reglamento y las Normas complementarias del programa

durante sus estudios.

d) Que su productividad académica sea superior a la recomendada para la obtención del

grado, de acuerdo a lo establecido en las Normas complementarias del programa. e) Que

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la Mención Honorífica sea acordada por unanimidad de los miembros del jurado en el

examen de acuerdo con siguientes los criterios: 1) Calidad de la tesis, 2) Calidad de la

defensa de la tesis o su equivalente en los casos de la tesis de Maestría y 3) Trayectoria y

productividad académica.

4) El manuscrito de tesis será redactado en idioma español o inglés; sin embargo, de acuerdo al

artículo 94 del RGEP el manuscrito podrá escribirse en otro idioma, con el visto bueno de su

Director de tesis, ante el Consejo Técnico del Instituto de Investigación en Metalurgia y Ciencia

de los materiales, para decidir sobre la pertinencia o no de la solicitud.

Además de los requisitos establecidos en el artículo 87 del RGEP, a continuación, se presentan

otros en relación al Programa de Doctorado:

9.3 Pertenencia y permanencia en el núcleo académico básico del programa

El personal académico que participa en el Programa estará conformado por los integrantes del

NAB, co-responsables académicos, co-directores de tesis y profesores invitados. Un Profesor del

NAB que tenga a su cargo la asesoría de tesis de un estudiante será el tutor o director de tesis.

9.3.1. Requisitos para formar parte del Núcleo Académico Básico

Para formar parte del núcleo académico básico del programa, NAB, se deberán cumplir las

características de acuerdo al artículo 53 de RGEP y complementarios a este programa:

a) Los académicos deben tener como mínimo el grado que otorga el programa.

b) Ser Profesor e Investigador Titular de Tiempo Completo en activo.

c) Los profesores deben de tener un perfil pertinente y habilitación, según el área del

conocimiento del programa.

d) Los Profesores e Investigadores deben tener una experiencia demostrable en

investigación, evidenciada a través de productos académicos recientes en los últimos cinco

años, considerados en los programas federales de reconocimiento de calidad académica,

en el área del conocimiento de su formación y asociada al programa.

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e) Los profesores deberán contar con el reconocimiento como profesor y/o investigador de

programas federales que constaten su calidad académica, o su equivalente en el caso de

los investigadores externos.

f) Los Profesores e Investigadores deben de estar realizando investigación en el área de su

especialidad, así como tener liderazgo académico en el campo de investigación que

sustente al programa.

g) Pertenecer a un Cuerpo Académico y/o participar en una Línea de Generación del

Conocimiento Aplicado (LGAC) del Programa.

h) Preferentemente contar con nombramiento vigente en el Sistema Nacional de

Investigadores (SNI).

i) Demostrar de manera fehaciente sus actividades en:

i) Docencia. Haber impartido al menos un curso frente a grupo al año, en el año

inmediato anterior a su solicitud de incorporación al NAB del Programa;

ii) Haber participado activamente en la generación o aplicación innovadora del

conocimiento. Esta participación deberá comprobarse con un promedio de por lo

menos un artículo (se pueden tomar también en cuenta patentes o capítulos de libros)

publicado por año en revistas indizadas durante los tres últimos años anteriores a la

fecha de presentar solicitud de ingreso al NAB del Programa.

k) Para efectos de permanencia en el NAB del Programa, además de lo señalado en los

apartados (a) al (i), se considerará la participación en cuerpos colegiados de carácter

académico y la gestión académica individual o colegiada (dirección de seminarios,

organización de eventos académicos, actividades académico- administrativas, obtención

de financiamiento para proyectos, participación en comités de evaluación académica,

etc.).

l) Una vez realizada la evaluación a los Profesores del NAB, el Coordinador del Programa

en conjunto con el Presidente del H. Consejo Técnico, comunicarán por escrito al Profesor

dictaminando sobre la pertenencia y periodo de vigencia como integrante del NAB. El

periodo de vigencia como miembro del NAB será de 4 años a partir de la aprobación de

la reforma del programa en el HCU. Sin embargo, un profesor que cumpla con los

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requisitos establecidos en el ARTICULO 53 del RGEP de la UMSNH podrá solicitar en

cualquier momento su ingreso al H. Consejo Técnico quien dictaminará y en su caso

aprobara la solicitud.

9.3.2. Notificación de pertenencia al NAB

Una vez realizada la evaluación a los Profesores del NAB, el Coordinador del Programa en

conjunto con el Presidente del Consejo Técnico, comunicarán por escrito al Profesor dictaminando

sobre la pertenencia y periodo de vigencia como integrante del NAB. En caso de que la valoración

no sea considerada satisfactoria o pertinente en cumplimiento de indicadores CONACYT, también

se comunicará por escrito al Profesor y pasará automáticamente a ser Co-responsable académico

del Programa.

El Profesor excluido podrá apelar, por única vez, el dictamen en un plazo de diez días hábiles

posteriores a su notificación ante el Consejo Técnico, quien dispondrá de diez días hábiles para dar

respuesta por escrito.

Los Profesores que hayan sido excluidos del NAB podrán solicitar su reincorporación al

mismo una vez satisfechos los requisitos de pertenencia en cualquier momento posterior al

dictamen del Consejo Técnico.

9.3.3 Faltas a la normativa por parte del personal académico

En caso de falta grave de un Profesor a la normatividad del Programa, a la normatividad

vigente del RGEP ó al estatuto universitario; su permanencia en el NAB o como Co-responsable

académico del Programa deberá ser evaluada y sancionada por el Consejo Técnico.

10. Plan de desarrollo del programa

Este programa tiene como misión formar recursos humanos con capacidades científicas que les

permita ser competentes a nivel internacional, capacitados para generar, transmitir e innovar el

conocimiento científico y/o incorporarse a la como docentes en una institución de educación

superior. Por su calidad, el programa es académicamente relevante y socialmente pertinente al

promover el desarrollo tecnológico, económico y social tanto del estado de Michoacán como del

país.

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Por otro lado, el programa de doctorado pertenece al PNPC desde el año 2007 y de 2013 hasta la

fecha ostenta el nivel de “Competencia Consolidado”. Considerando los últimos 5 años, la

cantidad de estudiantes graduados en el programa (dentro de los límites impuestos por el PNPC)

es de 25 estudiantes con una eficiencia terminal en promedio es del 71.7%. Cabe mencionar que

uno (1) de los egresados es ciudadano extranjero. Actualmente, el programa tiene inscritos 5

estudiantes extranjeros.

Además, el 42% de los profesores del núcleo académico básico ostentan el Nivel II ó III en el

Sistema Nacional de Investigadores. Estos indicadores muestran que este programa puede aspirar

al nivel internacional del PNPC en las próximas evaluaciones.

10.1 Objetivos

Los objetivos estratégicos del programa del DCAF en el marco de un plan de desarrollo a cinco

años son:

1. Mejorar de manera continua en forma cuantitativa y cualitativa, la oferta educativa a

nivel de posgrado en el área Metalurgia y Ciencias de los Materiales.

2. Mantener la matrícula de estudiantes de doctorado del programa de acuerdo a las

recomendaciones del CONACYT.

3. Buscar subir al nivel internacional del PNPC en el mediano y corto plazo.

4. Gestionar y modernizar la infraestructura científica para así proveer a los estudiantes de

las herramientas necesarias para su investigación.

5. Adecuación, actualización y modernización de espacios del instituto.

6. Fortalecer las líneas de investigación para extender y potenciar su impacto social.

7. Incentivar a los profesores investigadores para mantener y/o subir su nivel en el SNI,

fomentar su pertenencia a la Academia Mexicana de Ciencias y mantener el perfil

PRODEP.

8. Fomentar la movilidad de profesores y estudiantes, así como la participación académica

colegiada mediante visitas de intercambio académico, ponencias en eventos

especializados y coautoría en trabajos originales de investigación con colegas de otras

IES o Centros de Investigación del país o del extranjero.

9. Fortalecer la vinculación académica con los posgrados de otras universidades nacionales

y extranjeras.

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10. Promover y fortalecer la vinculación con la industria local y nacional.

11. Promover la internacionalización del doctorado, atrayendo profesores visitantes y

estudiantes de otros países.

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10.2 Metas

1. Lograr que los estudiantes del programa realicen al menos una estancia de investigación

en una institución nacional o extranjera lo cual les permitirá tener un mayor grado de

habilitación en su formación académica y esta acción será de mayor interés para los

aspirantes al programa.

2. Mantener una matrícula total en el programa de aproximadamente 60 alumnos por

semestre.

3. Lograr en la próxima convocatoria de PNPC el nivel de posgrado Internacional.

4. Obtener al menos 2 proyectos de investigación que vengan a fortalecer la infraestructura

del instituto.

5. Lograr que, en un periodo de 5 años, se modernicen las instalaciones de dos de los

edificios del IIMM.

6. Fortalecer todas las LGAC cultivadas por el personal docente del programa se tiene en

un plazo de 5 años se dé la contratación de 1 (uno) nuevo profesor de tiempo completo

por cada una de las LGAC del programa para que se unan a los investigadores existentes

y ayuden a coadyuvar en el desarrollo y consolidación de los Cuerpos Académicos del

IIMM. Cabe mencionar que, en los últimos cinco años, debido a la crisis financiera de

la UMSNH, el IIMM no ha podido contratar a nuevos profesores investigadores a pesar

de que se han jubilado 3 (tres) PTC que participaban en diferentes LGAC.

7. En los próximos 5 años, lograr que al menos el 50 % de los profesores del NAB tengan

el nivel II o III.

8. En los próximos 5 años, lograr que al menos el 50 % de los profesores del NAB hayan

realizado una estancia de investigación (sabática o corta) en instituciones nacionales o

extrajeras.

9. En los próximos 5 años, lograr que al menos 3 profesores de instituciones en

instituciones nacionales o extrajeras hayan realizado una estancia de investigación

(sabática o corta) en el IIMM.

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ANEXO I. Programa de Asignaturas

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Caracterización Estructural de Materiales

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: Química General, Metalurgia Física

1. INTRODUCCION

Cada vez más el hombre se preocupa por construir instrumentos que le permitan analizar más allá los

fenómenos que pasan en la naturaleza cada uno de nosotros se ha encontrado admirado cuando observa a

través de una simple lupa la naturaleza. Aunado a esto la inherente curiosidad del ser humano sobre lo que

lo rodea. Esto ha permitido inicialmente la construcción o invención por el hombre de ciertos instrumentos

ópticos que le auxilien en observar objetos a millones de años luz (telescopios) y a escala interatómica

(microscopios electrónicos).

En este curso se presenta para los estudiantes de maestría y doctorado en metalurgia y ciencia de los

materiales de la UMSNH y también se puede dictar para los científicos e ingenieros que necesitan

conocimientos básicos y habilidades en la caracterización de materiales. Después de dar el curso de

caracterización de materiales desde hace varios años, creo firmemente que el contenido cubre el estado del

arte de las principales técnicas de la caracterización estructural de materiales.

Este curso abarca los aspectos principales de caracterización de materiales: el análisis estructural estructuras

materiales y análisis químico. El primer capítulo cubre un avance de la cristalografía necesaria para la

microscopia y difracción de rayos X. La difracción de rayos X se introduce en el capítulo 2, a pesar de que

no es un método microscópico, debido a que es la técnica principal utilizada actualmente para determinar

las estructuras cristalinas. Los conceptos básicos de la difracción son también importantes para la

comprensión de los métodos de análisis de microscopía electrónica de transmisión. Los últimos dos

capítulos se refieren a al análisis estructural logrado por microscopía de transmisión de luz, así como él

análisis superficial logrado por la y microscopía electrónica de barrido en combinación con el análisis por

micro sonda.

2. OBJETIVO

Enseñar y conducir a los estudiantes de posgrado por las técnicas más representativas del análisis estructural

y químico de materiales el cual es muy importante para relacionar las propiedades del material con la síntesis

o cualquier tratamiento termo-mecánico posterior realizado.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. La estructura de la materia 1.1. Tipos de sólidos y orden.

1.2. Empaquetamientos densos de esferas

1.3. Coeficiente de empaquetamiento (femp)

1.4. Interacciones entre los átomos

1.5. Defectos en sólidos (cristales imperfectos)

1.6. Clasificación de defectos

Capítulo 2. Difracción de rayos X 2.1Radiación continua y característica

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2.2. Métodos de difracción

2.3. Difracción bajo condiciones no ideales

2.3.1 Cristalita

2.4. Aplicación del método de polvos

2.5. Determinación de la estructura

2.5.1 Paso 1

2.5.2 Paso 2

2.5.3 Paso 3

2.6. Práctica

Capítulo 3. Variables y componentes de un microscopio

3.1 Generalidades

3.2 Variables en un microscopio electrónico

3.3 Componentes de un microscopio electrónico

3.4 Fuentes de electrones

3.5 Lentes electromagnéticas

3.6 Platina

3.7 Práctica

3.8 Preparación de muestras para MEB

Capítulo 4. Microscopia electrónica de barrido

4.1 Variables de un microscopio electrónico

4.2 La dispersión de electrones por los átomos del espécimen.

4.3 Formación e interpretación de señales.

4.4 Práctica

Capítulo 5. Microscopia electrónica de transmisión

5.1 El Microscopio de Trasmisión en la ciencia de los materiales

5.2 Modos de imagen

5.3 Contraste de Masa-densidad

5.4 Difracción de electrones

5.5 Análisis del patrón de difracción

5.6 Origen de los diferentes tipos de los patrones de difracción

5.7 Contraste por difracción de área selecta

5.8 Contraste por difracción parte 1

5.9 Factor de estructura geométrico

5.10 Contraste por difracción parte 2

5.11 Características de la difracción de área seleccionada

5.12 Difracción de monocristales

5.13 Difracción de policristal

5.14 Contornos de doblez

5.15 Dislocaciones

5.16 Fallas de apilamiento

5.17 Maclado

5.18 Contraste de Fase

5.19 Interpretación de imágenes

5.20 Preparación de las muestras

5.21 Pre-Adelgazamiento

5.22 Adelgazamiento final

5.23 Práctica

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4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Curso está preparado con suficiente información sobre las diversas técnicas bajo estudio para conocer las

características estructurales durante la síntesis o pos tratamiento a la síntesis de cualquier material. Se aplica

una exposición directa, ampliamente explicativa y preparada para proyectarse en un cañón mediante el uso

del programa PowerPoint.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

Los exámenes y tareas se efectúan después de cada unidad:

- Exámenes 70%

- Tareas y notas 20%

- Participación 10%

6. BIBLIOGRAFIA

M. J. Yacamán, J. Reyes

Microscopia Electrónica una Visión del Microcosmos

Fondo De Cultura Económica, Mex, 1995

J. Goldstein, H. Yakowitz

Practical Scanning Electron Microscoy: Electron and Ion Microprobe Analysis

New York: Plenum Press, 1975

B.D. Cullity, S.R. Stock

Elements of X-Ray Diffraction

Prentice Hall (3ª Edición) (2003)

B. Beeston, R. W. Horne, R Markham

Electron Diffraction and Optical Diffraction Techniques

Noth Holland American Elsevier Science Ltd 1994

C. Suryanarayana, M. Grant Norton

X-Ray Diffraction: A Practical Approach

Plenum Press, New York, Usa, 1998

G. H. Stout, L. H. Jensen.

X-Ray Structure Determination A Practical Guide

John Wiley and Sons New York, 1989

A. Guinier

X-Ray Diffraction: In Crystals, Imperfect Crystals and Amorphous Bodies

Dover Publications Inc. 1994

P. B. Hirsch

Electron Microscopy of Thin Crystals

Krieger Publishing Company 1977

D. B. Williams, C. B. Carter.

Transmission Electron Microscopy

Plenum Press, New York, USA, 1996

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Pirometalurgia

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerrequisito: ninguna

1. INTRODUCCION

La Pirometalurgia es la división más importante de la Metalurgia Extractiva ya que tiene que ver con la

recuperación de muchos metales a partir de sus minerales utilizando procesos a alta temperatura. La

Pirometalurgia es la técnica más antigua para extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus

menas, directamente o después de concentradas, por medio de calor. Se trata principalmente de extraer

–del mineral– el metal, mediante separación –de la ganga– del mineral y purificación de los metales. El

rango de temperaturas suele superar los 950 °C.

Para mantener la temperatura a la que el proceso se lleva a cabo, la mayoría de los procesos pirometalúrgicos

requiere aporte de energía. Esta energía la proporciona generalmente la reacción exotérmica de alguna

variedad de carbón, como el coque, o la energía eléctrica. Según sea el proceso, se añade un agente reductor,

que puede ser el combustible. Cuando la reacción exotérmica del material de partida es suficiente para

mantener la temperatura del proceso (es decir, sin adición de combustible o de electricidad), se dice que el

proceso es autógeno.

La pirometalurgia se emplea mucho porque es más rápida y puede procesar grandes cantidades de mineral.

Los demerita una desventaja ambiental: son altamente contaminantes, pues emiten SO2 (anhídrido

sulfuroso) y CO2 (anhídrido carbónico).

2. OBJETIVO

Proveer al estudiante de Maestría con conocimientos fundamentales de pirometalurgia en fase sólida. La

primera parte de este curso está orientado a introducir al estudiante a los diferentes métodos

pirometalúrgicos utilizados para la recuperación de metales poniendo énfasis en los metales ferrosos. La

segunda parte está enfocada a revisar y la importancia de la pirometalurgia en la producción de materiales

refractarios de mayor importancia comercial. La tercera parte del curso consiste en realizar 2 prácticas en

laboratorio con el objetivo de que el estudiante entienda la relación entre los parámetros de procesos y los

aspectos teóricos. En la cuarta parte el estudiante se documentará sobre un proceso pirometalúrgico de su

elección y dará una clase ante grupo el objetivo es el profundizar su conocimiento en pirometalurgia y

fomentar su entrenamiento como líder de grupo.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Aspectos generales

1.1 Introducción

1.2 Aspectos ingenieriles

1.3 Aspectos químicos

Capítulo 2. Ingeniería

2.1 Tipos de hornos

2.2 Separación de sólidos

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2.3 Compactación de polvos

2.4 Oxidación de una fase sólida

2.5 Reacciones métalo-térmicas

Capítulo 3. Tratamientos preliminares

3.1 Sulfuración de óxidos

3.2 Oxidación de sulfatos

3.3 Clorinación

3.4 Flourinación

Capítulo 4. Separación de metales

4.1 Reducción de óxidos de fierro

4.2 Reducción de óxidos no ferrosos

4.3 Reducción de óxidos complejos y mezcla de óxidos

4.4 Reducción de sulfatos

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Profesor frente a grupo, alumno frente a grupo, prácticas de laboratorio.

Sesiones Prácticas

• Cinética de reducción no isotérmica de polvo de MoO3 con hidrógeno (4 horas).

• Cinética de reducción isotérmica de pellets de óxido de fierro de diferente diámetro (8 horas).

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

El estudiante deberá pasar dos exámenes escritos, realizar las prácticas de laboratorio, exponer y defender

una presentación ante grupo. La calificación final será en evaluada en función del desempeño realizado en

las siguientes partes:

- Examen escrito 70%

- Presentación oral 20%

- Práctica de Laboratorio 10%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Fathi Habashi

Principles of extractive metallurgy

Vol. 3, Pyrometallurgy

Alcock, Charles Benjamin

Principles of pyrometallurgy

Julian Szekely, James W. Ewans, Hong Yong Sohn

Gas-solid reactions

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Ultrasonido

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: Mecánica Continua, Introducción al Ultrasonido

OBJETIVO GENERAL: Familiarizar al estudiante con los principios matemáticos fundamentales de la

propagación de la onda ultrasónica en un medio isotrópico y un medio anisotrópico para de esta manera

comprender la interacción onda-medio y así poder caracterizar de manera más precisa propiedades y

defectos en materiales.

CONTENIDO

1. Introducción.

2. Propagación de la onda acústica en un medio anisotropico.

2.1 Simetría Cúbica

2.2 Ecuación de Christoffel para un sólido isotrópico

2.3 Ecuación de Christoffel para un sólido anisotrópico

2.4 Propagación de Onda en las direcciones [100], [110] y [111]

2.5 Fenómeno anisotrópico de birrefringencia

2.6 Diagrama de Slowness y Dirección del Rayo

3. Atenuación ondas acústicas.

3.1 Atenuación inducida por dispersión

3.2 Consideraciones generales en la dispersión

3.3 Atenuación inducida por dispersión en materiales policristalinos

3.4 Región de baja frecuencia (Región de Rayleigh)

3.5 Región intermedia (estocástica)

3.6 Región de frecuencia alta (geométrica)

3.7 Aspectos experimentales de medición ultrasónica

3.7.1 Desajuste por impedancia acústica

3.7.2 Corrección por difracción

4. No linealidad de ondas ultrasónicas

4.1 Fenómeno acustoelástico

4.2 Comportamiento no lineal de materiales estructurales

4.3 Ondas Rayleigh

4.4 Ondas Lamb

4.5 Difracción y dispersión.

Prácticas de laboratorio. 20%

Exámenes 70%

Tareas 10%

BIBLIOGRAFÍA

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1.- Josef Krautkramer, Ultrasonic Testing of Materials, Springer-Verlag.1990

2.- Louis Cartz, Nondestructive Testing, ASM International. 1995

3.- Ultrasonic Waves in Solid Media, Joseph L. Rose, Cambridge University 1999

4.4 Ultrasonic Nodestructive evaluation, T. Kundu, CRC PRESS 2004

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Tribología y Desgaste de Materiales

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Metalurgia Física

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos 30 años, la tribología como ciencia ha logrado un avance extraordinario. La razón de ello es

el descubrimiento en la cantidad de recursos económicos que se pueden ahorrar en reparación o sustitución

de partes desgastadas, si se diseña un sistema tribológico donde la fricción es reducida por el uso de

lubricantes o materiales que puedan disminuir el desgaste por cualquier mecanismo en el sistema. Desde

entonces, la tribología se ha convertido en una materia fundamental en los programas de estudio de la gran

mayoría de las carreras de ingeniería y en cualquier industria de la rama metal-mecánica. Se pone particular

énfasis en los cuatro mecanismos de desgaste más connotados por la comunidad científica en esta área:

abrasión, adhesión, reacción química y fatiga superficial. Se explica en detalle cada uno de estos

mecanismos y se dan ejemplos de casos reales donde cada uno de ellos ocurrió.

Se realiza un pequeño análisis sobre el papel de los lubricantes en los diferentes sistemas de contacto, las

características de estos, así como su comportamiento bajo las condiciones de operación que se desarrollan

en procesos reales.

El curso es visto mas desde el punto de vista de la ciencia de los materiales que de cualquier otra ciencia,

teniendo siempre en mente que esta es una ciencia multidisciplinaria y que involucra o concierne a un gran

número de especialistas, como ingenieros en materiales, en mecánica, en química, en eléctrica, físicos, etc.

2. OBJETIVO

Conocer la interacción entre la fricción, desgaste y lubricación en un sistema de contacto móvil entre dos o

más materiales cualesquiera que estos sean. Así como proporcionar al estudiante, el entendimiento y

habilidades necesarias sobre los aspectos ingenieriles de los diferentes sistemas tribológicos de fricción,

desgaste y lubricación. Con especial énfasis en el comportamiento de los materiales, principalmente metales,

además de cerámicos, polímeros y materiales compuestos. Se pretende que el estudiante sea capaz de

seleccionar el material adecuado para un sistema tribológico específico, de acuerdo al/los diferentes

mecanismos de desgaste que puedan operar en un sistema dado.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Superficies en contacto.

1.1 Topografía de superficies.

1.2 Contacto mecánico.

1.3 Temperatura de superficie.

Capítulo 2. Clasificación de los procesos de desgaste.

2.1 Tribosistemas.

2.2 Mecanismos de desgaste.

2.3 Superficies desgastadas.

2.8 Ensayos tribológicos.

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Capítulo 3. Desgaste abrasivo.

3.1 El mecanismo de desgaste.

3.2 Metales.

3.3 Polímeros.

3.4 Cerámicos.

3.5 Materiales compuestos.

Capítulo 4. Desgaste por deslizamiento.

4.1 Mecanismos de desgaste.

4.2 Progreso del desgaste.

4.3 Influencia de la rugosidad de la superficie.

4.4 Metales.

4.5 Polímeros.

4.6 Cerámicos.

4.7 Materiales compuestos.

Capítulo 5. Desgaste por deslizamiento-rodamiento.

5.1 Mecanismos de desgaste.

5.2 Condiciones operacionales.

5.3 Microestructura y propiedades del material.

Capítulo 6. Desgaste por erosión.

6.1 Mecanismo de desgaste.

6.2 Propiedades físicas.

6.3 Elementos microestructurales.

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point.

• Se facilitará al estudiante las notas del curso preparadas y editadas en computadora por el profesor,

de tal manera que solo tome notas personales que considere convenientes sin necesidad de recibir

dictados o transcribir esquemas y escritos.

• El estudiante efectuará una revisión documental de algún tema en particular que el profesor le

indicará, y al final del curso lo expondrá de manera audiovisual ante el grupo. Este ejercicio contará

para la evaluación del curso.

• Se realizarán prácticas de laboratorio didáctica utilizando diversos materiales y bajo condiciones de

deslizamiento (geometría pin-on-ring) y bajo condiciones de abrasión (rubber wheel machine). El

estudiante realizará un reporte de dichas prácticas analizando los resultados obtenidos. Este ejercicio

cuenta para la evaluación del curso.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 50%

- Prácticas de Laboratorio 20%

- Tareas y presentación 30%

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6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

Karl-Heinz Zum Gahr,

Microstructure and Wear of Materials.

Elsevier Science Editors. Amsterdam, 1987.

Ian M. Hutchings.

Tribology, friction and wear of engineering materials.

Edward Arnold Editors. London, 1996.

Bharat Bhushan.

Introduction to Tribology.

John Wiley and Sons Editors. New York, 2002.

J.A. Williams.

Engineering Tribology.

Ed. Oxford University Press. Oxford, 1998.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Tratamientos Térmicos

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

Este curso cubre los aspectos fundamentales de la ciencia de los tratamientos térmicos: Propiedades Físicas,

Químicas y Mecánicas de los materiales, Aspectos de Fundamentos de Metalurgia Física, Deformación

Plástica y Recocido, El Estudios de la Austenita, Diagramas de Transformación, Tratamientos Térmicos

Convencionales, Transformación Martensítica, Temple y Revenido, Tratamientos Térmicos Superficiales,

Tratamientos Térmicos Especiales y Tratamientos Térmicos de Aleaciones No-Ferrosas. Este curso forma

parte de la estructura reticular del Programa de Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencia de los

Materiales, impartidos en el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas de la Universidad Michoacana de San

Nicolás de Hidalgo y contribuye en el perfil del egresado. Proporciona al alumno de posgrado enfocado en

áreas de metalurgia mecánica, fundición, tratamientos térmicos, pruebas mecánicas, procesos de

deformación plástica, procesos de maquinado, metalurgia de polvos, simulación y modelización de procesos

de deformación, selección y diseño de materiales, las bases teóricas y técnicas experimentales de los

tratamientos térmicos con la profundidad y amplitud suficiente para apoyar y/o desarrollar proyectos de

investigación de tesis de posgrado, así como de actividades profesionales en empresas o centro tecnológicos.

Dada la gran importancia de los tratamientos térmicos en la industria de la manufactura de aleaciones

ferrosas, no ferrosas y materiales cerámicos es importante que el alumno de posgrado conozca a fondo el

tema, puesto que es una herramienta útil en la toma de decisiones, así como en desarrollo de propiedades

mecánicas óptimas.

2. OBJETIVO

Identificar los mecanismos de los tratamientos térmicos aplicados a materiales metálicos a partir de

principios de metalurgia física y termodinámica, mediante situaciones docentes de búsqueda y análisis de

información, solución de problemas, método de casos, reportes y exposiciones; con la finalidad de

determinar el efecto y consecuencias de los ciclos térmicos y condiciones de enfriamiento sobre la relación

microestructura/propiedades, así como desarrollar criterios de selección y diseño en la fabricación de

partes/componentes que cumplan con propiedades mecánicas y requerimientos acordes con condiciones de

servicio.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción.

1.1. Desarrollo histórico de los tratamientos térmicos.

1.2. Definición de tratamiento térmico.

1.3. Variables del tratamiento térmico.

1.4. Relación microestructura-propiedades

Capítulo 2. Propiedades Físicas, Químicas y Mecánicas.

2.1. Propiedades mecánicas

2.2. Propiedades físicas generales

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2.3. Propiedades térmicas

2.4. Propiedades termodinámicas

2.5. Propiedades eléctricas

2.6. Propiedades magnéticas

2.7. Propiedades químicas

Capítulo 3. Fundamentos de Metalurgia Física.

3.1. Cristalografía

3.1.1 Enlace en sólidos

3.1.2 Resistencia de cohesión

3.1.3. Estructura de cristales

3.1.4. Índices de Miller

3.1.5. Proyección estereográfica

3.1.6. Caracterización de la estructura

3.2. Defectos cristalinos

3.2.1 Defectos puntuales

3.2.2 Imperfecciones lineales o dislocaciones

3.2.3 Imperfecciones de superficie

3.3. Soluciones sólidas

3.3.1 Solubilidad sólida

3.3.2 Soluciones sólidas intersticiales

3.3.3. Soluciones sólidas sustitucionales

3.3.4. Reglas de Hume-Rothery

3.3.5. Fases de aleación intermedia o compuesto químicos

3.4. Fases y estructuras

3.4.1. Fases

3.4.2. Coordenadas de los diagramas de fases

3.4.3. Regla de las fases

3.4.4. Sistemas binarios

3.4.5. Eutécticos

3.4.6. Peritécticos

3.4.7. Monotécticos y sintécticos

3.4.8. Reacción eutectoide y peritectoide

3.4.9. Sistemas ternarios

3.5. Diagrama de equilibrio Fe-Fe3C.

3.5.1. Estructuras cristalinas del hierro

3.5.2. Efecto del carbono

3.5.3. Estructuras cristalinas en aleaciones Fe-C

3.5.4. Efecto de elementos de aleación

3.5.5. Temperaturas críticas

Capítulo 4. Deformación Plástica y Recristalización Estática.

4.1. Planos y direcciones de deslizamiento

4.2. Esfuerzo de corte crítico

4.3. Ley de Schmid.

4.4. Energía almacenada del trabajado en frío

4.4.1. Almacenamiento de energía

4.4.2. Liberación de energía

4.5. Cinemática de la recristalización estática

4.5.1. Velocidad de nucleación.

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4.5.2. Velocidad de crecimiento.

4.5.3. Temperatura de recristalización y tamaño de grano.

Capítulo 5. Austenita.

5.1. Austenita y sus propiedades

5.2. Formación de austenita

5.3. Tamaño de grano austenítico

5.4. Descomposición isotérmica de la austenita.

5.5. Productos de la descomposición isotérmica de la austenita.

5.5. Métodos de revelado del tamaño de grano austenítico.

Capítulo 6. Diagramas de Transformación.

6.1. Diagramas de transformación isotérmica

6.2. Diagramas de transformación continúa

6.3. Diagramas de precipitación

6.4. Comparación de los diagramas de transformación

6.5. Técnicas experimentales para construir diagramas de transformación.

6.6. Interpretación de los diagramas de transformación.

Capítulo 7. Tratamientos Térmicos Convencionales.

7.1. Recocido completo

7.2. Recocido incompleto

7.3. Recocido de homogenización.

7.4. Recocido de isotérmico.

7.5. Recocido de recristalización.

7.6. Recocido de relevado de esfuerzos.

7.7. Recocido de eliminación de hidrogeno.

7.8. Normalizados

Capítulo 8. Temple y Revenido.

8.1. Transformación Martensítica

8.1.1. Principios de la transformación martensítica.

8.1.2. Morfologías y estructuras martensíticas

8.1.3. Plano de hábito.

8.1.4. Nucleación y crecimiento de la martensita.

8.1.5. Resistencia de la martensita.

8.1.6. Efecto memoria de forma

8.1.7. Pseudoelasticidad o súperelasticidad

8.2. Temple

8.2.1. Mecanismos del temple.

8.2.2. Curvas de enfriamiento.

8.2.3. Medios de enfriamiento.

8.2.4. Agitación del medio de temple.

8.2.5. Templabilidad Grossmann y Jominy

8.3 Revenido

8.4 Fragilización por revenido

8.5 Esfuerzos residuales en piezas templadas.

Capítulo 9. Tratamientos Térmicos Superficiales.

9.1 Leyes de Fick

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9.1.1. Mecanismo de la difusión

9.1.2. Primera ley de Fick

9.1.3. Efecto Kirkendall

9.1.4. Segunda ley de Fick

9.2. Cementación

9.3. Nitruración

9.4. Carbo-nitruración

9.5 Borizado

Capítulo 10. Tratamientos Térmicos Especiales.

10.1. Austemplado

10.2. Martemplado

10.3. Envejecimiento

10.4. Tratamientos termo-mecánicos.

10.5. Tratamiento de aceros para herramientas.

10.6. Tratamiento de hierros colados.

Capítulo 11. Tratamientos Térmicos de Aleaciones No-Ferrosas.

11.1. Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio.

11.2. Tratamiento térmico de aleaciones de titanio.

11.3. Tratamiento térmico de aleaciones de níquel.

11.4. Tratamiento térmico de aleaciones de cobalto.

11.5. Tratamiento térmico de aleaciones de cobre.

11.6. Tratamiento térmico de aceros inoxidables.

11.7. Tratamiento térmico de aleaciones de magnesio

11.8. Tratamiento térmico de materiales cerámicos.

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• Exposición oral de algunos de los temas por parte del profesor (Power Point).

• Búsqueda y análisis de información bibliográfica.

• Solución de problemas.

• Método de casos.

• Reportes de investigación.

• Presentaciones orales y reporte escrito.

• Discusión de artículos relacionados con el tema de clase.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

• 1ª evaluación escrita, capítulo 1, 2 y 3. 17.5%

• 2ª evaluación escrita, capítulos 4, 5 y 6. 17.5%

• 3ª evaluación escrita, capítulos 7 y 8. 17.5%

• 4ª evaluación escrita, capítulos 9, 10 y 11. 17.5%

• Resolución de problemas y casos prácticos. 20.00%.

• Reportes escritos y presentaciones orales. 10.00%.

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6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

• I. Mejía, Apuntes de Tratamientos Térmicos, Programa de Maestría en Metalurgia y Ciencia

de los Materiales del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, Universidad Michoacana de

San Nicolás de Hidalgo, México, 2007.

• R.E. Reed-Hill, Physical Metallurgy Principles, Litton Educational Publishing Inc., 1980.

• R.E. Smallman and R. J. Bishop., Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering, 6th

edn. Butterworth-Heinemann.

• Y.M. Lajtin, Metalografía y Tratamiento Térmico de los Metales, Ed. MIR, 1983.

• Ch. R. Brooks, Heat Treatments of Ferrous Alloys, McGraw-Hill, 1979.

• G. Krauss, Steels: Heat Treatment and Processing Principles, ASM International, 1990.

• K.E. Thelning, Steel and Its Heat Treatment, Butterworths, England, 1990.

• D.A. Porter and K.E. Easterling, Phase Transformations in Metals and Alloys, Chapman and

Hall, London, 1981.

• J.W. Martin: Precipitation Hardening, Butterworth Heinemann, 1998.

• Doane and Kirkaldy, Hardenability Concepts with Applications to Steels, Proceedings of

Symposium of AIME, 1978.

• G.F. Vander Voort: Metallography Principles and Practice, ASM International, 1999.

• W.T. Lankford (ed.), The Making, Shaping and Treating of Steel, USS, 1984.

• C.J. Smithells: Smithells Metals Reference Book, 7th edn. Butterworth-Heinemann.

• H. Chandler: “Heat Treater’s Guide”, Practices and Procedures for Nonferrous Alloys; ASM

International.

• G.F. Vander Voort (Editor): Atlas of Time-Temperature Diagrams for Irons and Steels, ASM

International, 1991.

• G.F. Vander Voort (Editor): Atlas of Time-Temperature Diagrams for Nonferrous Alloys,

ASM International, 1991.

• W.G. Moffat, Handbook of Binary Diagrams, Genium Pub. Corp., 1990.

• ASM Handbook Committee: Metals Handbook, Vol. 9. Metallography and Microstructures,

ninth edition, ASM International, 1986.

• H. Boyer (Editor.), Atlas of Isothermal Transformations and Cooling Diagrams, ASM

International, 1977.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Termodinámica de materiales

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerrequisito: Conocimientos de Química, Física y Matemáticas

1. INTRODUCCIÓN

La disciplina de Ciencia e Ingeniería de Materiales considera el comportamiento de materiales, ampliamente

clasificados como metales, cerámicos, polímeros, y compuestos, y concierne con las estructuras,

propiedades, procesamiento y rendimiento de estos materiales. La termodinámica es una ciencia de la

ingeniería clave que proporciona un medio para cuantificar y predecir los estados de equilibrio de cualquier

material.

2. OBJETIVO

Preparar al estudiante con las herramientas básicas de termodinámica que le sirvan de apoyo en la

planificación y desarrollo de su investigación. Este es un curso introductorio para estudiantes en Ciencia e

Ingeniería de Materiales en el cual se analizarán simultáneamente los principios fundamentales de la

termodinámica y su aplicabilidad, así como la solución de problemas que ilustren la aplicación de la

termodinámica a la consideración del comportamiento de los sistemas de materiales.

3. CONTENIDO

1. Variables y Relaciones Termodinámicas

1.1 Clasificación de las relaciones termodinámicas

1.1.1 Las leyes de la termodinámica

1.1.2 Definiciones en termodinámica

1.1.2.1 Entalpía, H

1.1.2.2 Energía libre de Helmholtz, A

1.1.2.3 Energía libre de Gibbs, G

1.1.3 Relaciones de coeficientes

1.1.4 Relaciones de Maxwell

1.2 Estrategia general para derivar las relaciones termodinámicas

1.2.1 Relaciones de entropía y volumen a T y P

1.2.2 Funciones de energía expresadas en términos de T y P

1.2.3 Procedimiento General

1.2.4 Aplicación a un gas ideal

1.2.5 Aplicaciones a sólidos y líquidos

1.2.6 Ecuación de Gibbs-Helmholtz

2. Sistemas Heterogéneos de un Solo Componente

2.1 La variación de la energía libre de Gibbs con la temperatura a presión constante

2.2 La variación de la energía libre de Gibbs con la presión a temperatura constante

2.3 La energía libre de Gibbs como una función de T y P

2.4 Equilibrio entre la fase vapor y una fase condensada

2.5 Representación gráfica del equilibrio de fases en un sistema de un solo componente

2.6 Equilibrio sólido-sólido

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3. SolucionesPropiedades molares parcialesDefinición de propiedades molares parciales

3.1.2 Consecuencias de la definición de propiedades molares parciales

3.1.3 El proceso de mezclado

3.1.4 Valores molares de las propiedades de mezclas

3.2 Evaluación de las propiedades molares parciales

3.2.1 Propiedades molares parciales a partir de propiedades totales

3.2.2 Determinación gráfica de las propiedades molares parciales

3.2.3 Evaluación de las PMP de un componente a partir de los valores medidos de PMP del otro

3.3 Relaciones entre las propiedades molares parciales

3.4 Potencial químico en sistemas multicomponente

3.5 Fugacidad, actividades, y coeficientes de actividad

3.5.1 Propiedades de las mezclas de gases ideales

3.5.2 Mezclas de gases reales: fugacidad

3.5.3 Actividad y el comportamiento de soluciones reales

3.5.4 Uso del coeficiente de actividad para describir el comportamiento de una solución real

3.6 El comportamiento de las soluciones diluidas (Ley de Raoult y Ley de Henry)

3.7 Modelos de soluciones

3.7.1 Modelos de solución regular

3.7.2 Modelando soluciones reales

3.7.3 Modelos atomísticos para el comportamiento de una solución

4 Termodinámica de Diagramas de Fase

4.1 Diagramas de Energía Libre-Composición (G – x)

4.1.1 Estados de referencia para las curvas (G – x)

4.1.2 La construcción de la tangente común y equilibrio de dos fases

4.1.3 Campos de dos fases en diagramas de fase binarios

4.1.4 Equilibrios de tres fases

4.1.5 Fases intermedias

4.1.6 Diagramas de fases metaestables

4.2 Modelos termodinámicos para diagramas de fase binarios

4.2.1 Modelos de solución ideal para diagramas de fases

4.2.2 Modelo de solución regular para diagramas de fases

4.3 Modelos termodinámicos para sistemas de tres componentes

4.4 Cálculo por computadora de diagramas de fases

5 Termodinámica de las reacciones químicas

5.1 Equilibrio de reacciones

5.1.1 Constante de equilibrio

5.1.2 Criterios de equilibrio en reacciones

5.1.3 Efecto de la temperatura en la constante de equilibrio

5.1.4 Efecto de la presión en la constante de equilibrio

5.1.5 Principio de LeChatelier

5.1.6 Estados estándar alternativos

5.1.7 Coeficientes de interacción

5.1.8 Diagrama de Ellingham

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point.

El curso se impartirá por exposición del profesor, búsqueda y análisis de información bibliográfica, y

solución de problemas.

Se les proporcionará a los estudiantes las notas impresas al comienzo de cada semana correspondientes a

los temas que se analizarán.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

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La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

Calificación

Tareas-Trabajos 20%

Exámenes parciales 80%

NOTA: Para tener derecho a examen se requiere del 80% de asistencia a clases.

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

David R. Gaskell

Introduction to the Thermodynamics of Materials

3rd Edition

Taylor & Francis, 1995.

Robert DeHoff

Thermodynamics in Materials Science

2nd. Edition

Taylor & Francis, 2006.

Boris S. Bokstein, Mikhail I. Mendelev, David J. Srolovitz

Thermodynamics and Kinetics in Materials Science: A Short Course

Oxford University Press, 2005.

Svein Stolen, Tor Grande, Neil L. Allan

Chemical Thermodynamics of Materials: Macroscopic and Microscopic Aspects

John Wiley & Sons, Ltd, 2004.

Prabhat K. Gupta

Materials Thermodynamics

Wiley Custom Services, 2002.

David V. Ragone

Thermodynamics of Materials Volume I

John Wiley & Sons, Inc., 1995.

Y. K. Rao

Stoichiometry and Thermodynamics of Metallurgical Processes

Ceramic Book & Literature Service (CBLS), 1996.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Tecnologías de Unión

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias pre-requisito: Ninguna

1. INTRODUCCION

Los materiales cerámicos son ampliamente utilizados en diversas aplicaciones, tanto estructurales como

funcionales. Sin embargo, la manufactura de componentes complejos a partir de cerámicos monolíticos no

es tarea fácil ya que presentan características únicas requeridas para la operación eficiente con un impacto

ambiental mínimo, lo cual ha generado un continuo interés en el uso de la tecnología de unión para producir

configuraciones complejas mediante el ensamble de formas cerámicas simples. Las uniones disímiles se han

considerado como el punto clave que nos permite ampliar el uso comercial de los materiales cerámicos, ya

que en la mayor parte de las aplicaciones es necesario usar estos materiales en combinación con metales.

En la actualidad, no existe un procedimiento que nos permita entender con certeza el proceso de unión

disímil metal/cerámico, así como la interacción física y química entre los materiales durante el proceso de

unión y su relación con variables temperatura, tiempo y atmósfera. Por otro lado, es importante comprender

los mecanismos de formación interfacial entre los materiales debido a que la presencia de una interfase de

reacción afectar las propiedades finales de la unión

2. OBJETIVO

El presente curso tiene como objetivo introducir al estudiante en el área del conocimiento de la unión de

materiales avanzados, enfocado principalmente al estudio de los métodos de unión empleados en el

acoplamiento tanto de materiales cerámicos avanzados como de materiales compuestos o disímiles. Así

como en la caracterización interfacial de unión, evaluación mecánica y aplicaciones prácticas de los

materiales unidos.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción y definiciones

1.1 Introducción y principios de las uniones

1.2 Importancia de los procesos de unión

1.3 Ventajas y limitaciones de las uniones

1.4 Aplicaciones

Capítulo 2. Mecanismos y Parámetros de Unión

2.1 Parámetros y diseño de la unión

2.2 Requerimientos de unión

2.3 Modelo teórico en la unión de materiales

2.4 Interacciones entre los materiales a unir

2.4.1. Interacciones gas/sólido

2.4.2. Interacciones líquido/sólido

2.4.3. Interacciones sólido/sólido

2.5. Consideraciones superficiales de las muestras a unir

2.6. Mecanismos de unión

Capítulo 3. Interfases

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3.1. Mojado y adhesión

3.2. Determinación interfacial

3.3. Clasificación de interfases en unión de materiales

3.4. Coeficiente de expansión térmica y su efecto interfacial

Capítulo 4. Procesos de Unión de Materiales Avanzados

4.1. Clasificación de los procesos de unión de materiales avanzados

4.2. Uniones mecánicas

4.3. Uniones en estado sólido

4.4. Uniones en estado líquido

4.5. Brazing en la unión de materiales

4.6. Ventajas y limitaciones del proceso brazing

4.7 Diseño y aplicaciones de la unión

4.8. Uniones por difusión

Capítulo 5. Unión de Materiales Cerámicos

5.1. Procesos de unión de materiales cerámicos

5.1. Unión cerámico-cerámico

5.2. Unión cerámico-metal

5.3. Unión cerámico-vidrio

5.2. Estructura interfacial en uniones de cerámicos

5.3. Evaluación de la resistencia de unión

5.4. Aplicaciones

Capítulo 6. Unión de Materiales Compuestos

6.1. Procesos de unión empleados en la unión de compuestos

6.1.1. Uso de la explosión en la unión de compuestos

6.1.2. Uniones por fricción

6.2. Caracterización interfacial de la unión

6.3. Efecto de los parámetros de unión

6.4. Evaluación mecánica de unión

6.5. Aplicaciones

Capítulo 7. Evaluación Mecánica de la Unión

7.1. Técnicas de evaluación de unión

7.2. Metodología en el diseño de la evaluación

7.3. Pruebas de tensión

7.4. Resistencia al corte

7.5. Resistencia a la flexión

7.6. Efecto de los parámetros de unión en la resistencia de adhesión

7.7. Interacción interfacial y su efecto en la resistencia final

Capítulo 8. Procesos de Unión Especiales

8.1. Uniones ultrasónicas de cerámicos

8.2. Procedimiento y equipo de unión

8.3. Propiedades y aplicaciones de la unión

8.4. Láser brazing

8.5. Proceso de brazing por láser

8.6. Láser brazing contra convencional brazing

8.7. Unión por explosión

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8.8. Unión de materiales disímiles

8.9. Reparación de componentes avanzados comerciales en estructuras aéreas

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso será dictado en dos secciones de tres horas por semana.

• El curso consistirá en presentaciones del profesor empleando material didáctico con el cual se

cubra el programa del curso.

• Es necesario hacer uso de equipo de proyección, tal como proyecto de acetatos o computador y

cañón proyector, así como uso del pizarrón de apoyo.

• Los alumnos inscritos a la materia recibirán las notas del curso, con las cuales se tendrá un

seguimiento completo durante la clase.

• El curso incluye la participación del estudiante mediante el desarrollo de temas complementarios

referentes a la técnica de unión, caracterización interfacial, evaluación mecánica y aplicaciones de

los materiales unidos.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 80%

- Tareas y presentación 20%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Mel M. Schwartz. "Ceramic Joining"

ASM International, Material Park

Ohio, U.S.A., 1990.

M.G. Nicholas. “Joining ceramic, Advanced ceramic reviews”

Institute of ceramics, Chapman and Hall, New York, U.S.A., 1990.

D. Brandon and W.D. Kaplan. “Joining Processes- An introduction”

J. Wiley & Sons Inc., N. Y., U.S.A., 1997

T.H. North. “Advanced joining technologies”

Chapman and Hall, New York, U.S.A., 1990.

ASM International. “Engineered materials handbook: Joining processes”

Metal Park, Ohio, 1989.

M.M. Schwartz. “Brazing”

Chapman & Hall, New York, U.S.A., 1987.

William F. Smith. “Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales”

McGraw Hill, New York, U.S.A., 1998.

M.G. Nicholas. “Joining processes- Introduction to brazing and diffusion bonding”

Kluwer Academic Publisher, Boston, U.S.A., 1998.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Solidificación

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Metalurgia Física

1. INTRODUCCIÓN

El proceso de solidificación de metales y aleaciones es fundamental en el desarrollo de las propiedades

finales de estos materiales. Se considera a la solidificación como un problema de flujo de calor y flujo de

fluidos, y la velocidad y forma de extracción del calor determina la velocidad de solidificación, y de cierta

manera, el grado de segregación de soluto. Estos factores a su vez, determinan la morfología de crecimiento

del material desde el estado líquido estableciendo así la microestructura característica. Bajo estas

circunstancias, se analizan bajo bases termodinámicas, los fenómenos de flujo de calor y fluidos, los

procesos de nucleación y crecimiento de cristales a partir de un líquido, y los procesos de segregación de

soluto. Finalmente se correlaciona la microestructura obtenida del proceso de solidificación con las

propiedades mecánicas importantes.

2. OBJETIVO

Que el estudiante identifique los fenómenos involucrados en los procesos de solidificación de metales y

aleaciones, tales como nucleación, crecimiento, flujo de fluidos y flujo de calor. Que además obtenga las

habilidades necesarias para reconocer la importancia de la estructura metalográfica obtenida de un proceso

de solidificación sobre las propiedades mecánicas finales del material.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.2 Equilibrio entre sólido y líquido

1.3 Punto de fusión

1.4 Equilibrio de aleaciones

1.5 Equilibrio gas-metal

1.6 Aleaciones ternarias

1.7 Regla de las fases

1.8 Coeficiente de distribución

1.9 Criterio termodinámico para el equilibrio

Capítulo 2. Solidificación como un proceso atómico

2.1 Sólidos y líquidos

2.2 La interfase sólido-líquido

2.3 Equilibrio entre un metal puro y su fundido

2.4 El proceso de crecimiento de cristales

2.5 Equilibrio sólido-líquido en aleaciones

2.6 Origen de los defectos

Capítulo 3. Nucleación

3.1 Metaestabilidad de líquidos subenfriados

3.2 Condiciones del equilibrio para la interfase curva

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3.2 Cálculo del radio crítico

3.3 El proceso de nucleación

3.4 Nucleación homogénea

3.5 Nucleación heterogénea

3.6 Nucleación de la fusión

Capítulo 4. Consideraciones del flujo microscópico del calor

4.1 Observaciones cualitativas

4.2 Remoción del calor latente a través del cristal o a través del líquido

4.3 Crecimiento dendrítico

4.4 Solidificación a muy altos subenfriamientos

Capítulo 5. Redistribución del soluto durante la solidificación

5.1 Coeficiente de distribución

5.2 Rechazo de soluto

5.3 Zona de refinamiento

5.4 Subenfriamiento constitucional

5.5 Subestructura celular

5.6 Células dendríticas

5.7 Crecimiento dendrítico libre

5.8 Nucleación de cristales delante de la interfase

5.9 Tipos de segregación

Capítulo 6. Solidificación multifásica

6.1 Evolución de gas durante la solidificación

6.2 Eutécticos

6.3 Solidificación peritéctica

6.4 Solidificación en presencia de una fase sólida

Capítulo 7. Flujo macroscópico del calor y flujo de fluidos

7.1 Flujo de fluidos

7.2 Flujo de calor

7.3 Esfuerzos térmicos en un cuerpo solidificando

Capítulo 8. Estructura de los metales colados

8.1 Macroestructura de metales colados

8.2 Segregación

8.3 Cambio de volumen en la solidificación

8.4 Porosidades

8.5 Topografía de la superficie solidificada

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point

incluyendo algunas animaciones y videos de fenómenos importantes del proceso de solidificación.

• Se facilitará al estudiante un libro de texto base que representa la mayor parte del programa.

• El estudiante efectuará una revisión documental de algún tema en particular que el profesor le indicará

desde el inicio del curso. Al final del mismo, el estudiante lo expondrá de manera audiovisual ante el

grupo. Este ejercicio contará para la evaluación del curso.

• Se dejan algunas tareas durante el curso.

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5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 70%

- Tareas y presentación 30%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Bruce Chalmers,

Principles of Solidification.

John Wiley and Sons, Inc. Editors. London,1984.

Roy Elliot.

Eutectic Solidification Processing.

Butterworths. London, 1983.

M.C. Flemings. Solidification Processing. McGraw-Hill

New York 1982.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Síntesis Química de Materiales Cerámicos

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Procesamiento de materiales cerámicos, Química inorgánica (nivel licenciatura),

Operaciones unitarias (nivel licenciatura).

1. JUSTIFICACIÓN.

La investigación de la síntesis y procesamiento de materiales se ha enfocado últimamente a la producción

de materiales con propiedades óptimas que sólo pueden lograrse en materiales con tamaño de grano

nanométrico, lo cual asegura la obtención de materiales estructurales más homogéneos en cuanto a

distribución de tamaños de partículas y, por ende, en cuanto a homogeneidad y optimización de propiedades.

Esto ha ocasionado la exploración de nuevas rutas de procesamiento de los polvos iniciales que incluyen

síntesis química a través de nuevos procesos como el de sol-gel. Sólo mediante este nuevo tipo de procesos

de síntesis se ha podido lograr la obtención de los nuevos materiales nanoestructurados en los que se han

alcanzado propiedades físicas y mecánicas antes nunca logradas en materiales con tamaño de grano

micrométrico y mayores.

2. OBJETIVO DEL CURSO.

El presente curso tiene como objetivo proporcionar los principios físicos y químicos del proceso sol-gel a

un nivel adecuado para estudiantes de postrado e investigadores de este campo. Partiendo de una definición

amplia del proceso sol-gel, podemos entenderlo como la preparación de materiales cerámicos a partir de la

preparación de un sol y la eliminación de un solvente. El sol puede ser producido a partir de precursores

orgánicos (alkóxidos o compuestos organometálicos, sales orgánicas de metales) o inorgánicos (por

ejemplo, nitratos, cloruros, sulfatos, etc.) y consiste en micelas coloidades (de 11 -110,000 Å ó 1-1100 nm),

derivadas de la condensación y polimerización de los productos hidrolíticos hidróxilados iniciales de los

cationes metálicos y la correspondiente estabilización micelar.

El énfasis de este curso es más sobre la ciencia que sobre la tecnología del procesamiento sol-gel, por lo que

se exponen los principios fundamentales de su procesamiento. Esto requiere de la exploración de áreas de

la física (Ej. Geometría de fractales y Teoría de percolación); química (Mecanismos de hidrólisis y

condensación); y cerámicas (Sinterización y relajación estructural). Estos conceptos pueden ser poco

familiares para los ingenieros de las diferentes áreas que ingresan a los cursos de Maestría y Doctorado en

Metalurgia y Ciencias de los Materiales que se imparten en el IIMM, por lo que en el presente curso se hace

una introducción a cada tópico a un nivel elemental y se profundizará tanto como sea necesario como para

abarcar el punto central del curso. Simultáneamente, se introducirá al alumno paso a paso en cada una de

las etapas del proceso sol-gel introduciendo la terminología correspondiente.

3. CONTENIDO DEL CURSO.

El curso consta de 9 temas básicos y de 5 temas más sobre aplicaciones del procesamiento sol-gel. Estos

temas se desarrollan desde una parte introductoria a la nomenclatura e historia del desarrollo de esta

tecnología de síntesis y procesamiento. Se incluye la temática básica de la formación de soles: olación,

condensación, polimerización, estabilización de sol; y, por otra parte, la gelación o desestabilización del sol,

secado de geles y su cristalización – sinterización hasta un tema final que incluye aplicaciones y ejemplos

directos de fabricación de materiales cerámicos con esta tecnología, Así, en el primer tema, se introduce al

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alumno en la terminología básica, proporcionándole una breve historia y bibliografía de los temas a tratar

en el curso. En el segundo y tercer temas se discute el mecanismo de hidrólisis y condensación de sistemas

no silicatos y de silicatos, respectivamente. En ambos casos, se consideran y se contrastan los sistemas

acuosos y los sistemas no acuosos, concluyendo ambos temas con la formación de partículas primarias o la

formación de clusters poliméricos. En el tema 4, se dan los conceptos de estabilización y gelación de soles,

así como el crecimiento de “monoesferas” de tamaños similares. En el tema 5, se revisa la teoría de gelación

y se examinan loa cambios predichos y observados de un sol en la vecindad del punto de gelación. En el

tema 6, se describen los cambios de estructura y propiedades de un gel durante su envejecimiento en el seno

del licor madre o en el de cualquier otro líquido. En los temas 7 y 8, se tratan los problemas y fenomenología

presentada durante el secado de geles. En el tema 9, se explora la estructura de los geles secos que llegan a

tener altas áreas superficiales de 300- 1100 m2/g, lo cual plantea una gran variedad de aplicaciones, entre

las que se encuentran la elaboración de soportes catalíticos y también da la posibilidad de usar al gel como

sustrato para reacciones químicas que modificarán la composición de la cerámica resultante, llevándose a

cabo reacciones químicas superficiales (como la nitruración), lo cual se revisa en el tema 11. En el tema 11,

se plantea la teoría de la sinterización, describiendo el mecanismo que gobierna la densificación de

materiales amorfos y cristalinos y se muestra la ventaja de evitar la cristalización antes de que la

sinterización sea completa. En el tema 12, se discuten las propiedades de los cerámicos derivados del

proceso sol-gel en comparación con las de los cerámicos tradicionales. En el tema 13, se ven las

posibilidades de aplicación de este método en la formación de películas, ejemplificando con casos concretos

que el alumno podría visualizar en una práctica en el laboratorio. Finalmente, en el tema 14, se visualizan

brevemente otras aplicaciones.

4. PROGRAMA DESGLOSADO DEL CURSO

1. Introducción.

1.1. Procesamiento sol-gel.

1.1.1. Datos históricos

1.1.2. Bibliografía recomendada.

1.1.3. Terminología.

2. Hidrólisis y condensación. Sistemas de no silicatos.

2.1 Metales de transición

2.2 Aluminatos.

3. Hidrólisis y condensación. Sistemas de silicatos.

3.1 Silicatos acuosos.

3.2 Hidrólisis y condensación de alcóxidos de silicio.

3.3 Silicatos multicomponentes.

4. Soles y geles particulados.

4.1 Sales metálicas acuosas.

4.2 Partículas monodispersas a partir de soluciones.

4.3 Otros para hacer partículas.

4.4 Dispersión de partículas pirogénicas.

5. Gelación.

5.1 Fenomenología.

5.2 Teoría clásica.

5.3 Teoría de la percolación.

5.4 Modelos cinéticos.

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5.5 Estudios experimentales.

6. Envejecimiento de geles.

6.1 Procesos de envejecimiento.

6.2 Estructura.

6.3 Sinéresis.

6.4 Propiedades mecánicas.

7. Teoría de la deformación y flujo en los geles.

7.1 Fuerzas motrices del encogimiento.

7.2 Transporte de líquidos.

7.3 Reología de las estructuras porosas.

7.4 Teoría de la deformación.

8. Secado.

8.1 Fenomenología.

8.2 Esfuerzos durante el secado.

8.3 Eliminación de la fractura.

8.4 Películas.

9. Evolución estructural durante la consolidación.

9.1 Estructura de geles porosos: xerogeles y aerogeles.

9.2 Cambios estructurales durante el calentamiento.

10. Química de superficies y modificación química.

10.1 Definición de superficie.

10.2 Cobertura superficial con OH y OR.

10.3 Deshidroxilación.

10.4 Química de superficies deshidroxiladas.

10.5 Modificación de la composición.

10.6 Consecuencias de la morfología superficial.

11. Aplicaciones.

11.1 Películas delgadas y recubrimientos.

11.2 Monolitos.

11.3 Polvos, granos y esferas.

11.4 Fibras.

11.5 Compósitos.

1.6 Geles porosos y membranas.

NOTA:

Las prácticas serán programadas durante el curso de acuerdo a la temática y a los tiempos estipulados para

la realización de cada una de ellas.

5. TÉCNICAS METODOLÓGICAS DE ENSEÑANZA.-

Para la impartición de este curso se utilizará además del tradicional pintarrón, material audiovisual y

material de publicación internacional reciente, consistente en:

1) Proyección de presentaciones en Power Point

2) Proyección de videos

3) Análisis y discusión de artículos sobre los diferentes temas.

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Durante la exposición del curso en el Aula los estudiantes deberán participar con preguntas sobre sus dudas

y también contestando preguntas del profesor.

Nota: todo el material expuesto le será proporcionado a los estudiantes para su estudio.

6. REQUISITOS Y METODOLOGÍA PARA APROBAR EL CURSO:

REQUISITOS:

1.- Asistencia puntual y constante al curso.

2.- Participación activa en clases.

3.- Entrega de Tareas

4.- Análisis de artículos proporcionados por el profesor sobre la temática del curso.

5.- Presentación y Aprobación de los exámenes parcial y final del curso con una calificación mínima de 8.

6.- Asistencia y participación activa y ordenada durante las prácticas de laboratorio.

7.- Entrega de reportes individuales de cada una de las prácticas realizadas.

8.- Elaboración y entrega del trabajo final del curso que consiste en:

8.1.- Investigación de un proceso industrial comercial que utilice para la producción de un producto

cerámico, relacionado con su tema de investigación de maestría.

8.2.- Análisis crítico del proceso sol-gel empleado, de acuerdo a los criterios aprendidos durante el curso.

8.3.- Propuesta de mejoras del proceso investigado y/o de alternativas de producción.

7. BIBLIOGRAFÍA.

1. Sol-gel Science. The Physics of Sol-Gel Processing. C. Jeffrey Brinker and George W. Scherer.

Edit. Academic Press, Inc. 1990.

2. “Sol-Gel Technology for Thin Films, Fibers, Performs, Electronics and Specialty

Shapes”. Lisa C. Klein, Noyes Publications, Park Ridge, New Jersey, U.S.A.1988.

3. “Ultrastructure Processing of Ceramics., Glasses and Composites”. Eds. L. L. Hench and D. R.

Ulrich Wiley, N. Y. 1984.

4. “Science of Ceramic Chemical Processing”. Eds. L. L. Hench and D. R. Ulrich Wiley, N. Y. 1986.

5. “Ultrastructure Processing of Advanced Ceramics”. Eds. J. D. Mackenzie and D. R. Ulrich

Wiley, N. Y. 1988.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Química de Superficies y Coloides

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Conocimientos de Química y Fisicoquímica

1. INTRODUCCIÓN

La química de superficies consiste fundamentalmente en el estudio físico químico de las interfases entre

sólido, líquido y gas. Generalmente las interfases se componen de un número pequeño de capas atómicas si

se compara con el seno o volumen de las distintas fases, y, por tanto, la aproximación de ignorar las

interfases estará justificada. Sin embargo, existen muchas situaciones en las que es la interfase la que

determina el comportamiento y propiedades del sistema que se estudia, por ejemplo, algunos casos son la

corrosión, lubricación, catálisis heterogénea, detergencia, sistemas coloidales, procesos electroquímicos,

membranas biológicas, etc. En los sistemas coloidales las leyes naturales de la Física y la Química que

describen el comportamiento de la materia en estado masivo y molecular, también pueden aplicarse. La

característica principal de la ciencia coloidal reside en la importancia que se concede en las diferentes

propiedades físico-químicas de los sistemas en estudio, como es el caso de los fenómenos electrocinéticos.

Por lo que este curso está enfocado al entendimiento de la superficie de los materiales sólidos y líquidos e

interfaces, así como técnicas de caracterización y prácticas en laboratorio.

2. OBJETIVO

El objetivo de este curso es dar a conocer al alumno de postgrado los conceptos básicos en el área de química

de superficies y coloides, así como técnicas de caracterización en química de superficies y sistemas

coloidales. También se contempla la realización de prácticas de laboratorio como una parte importante en

esta asignatura en la cual se aterriza parte de la teoría expuesta.

3. CONTENIDO

I. PARTE TEÓRICA

Capítulo 1. Descripción de los sistemas coloidales.

1.1 Definiciones y clases de sistemas dispersos

1.2 Coloides Inorgánicos y Orgánicos

1.3 Coloides globulares y fibrosos

1.4 Coloides moleculares y micelares

1.5 Solvatación de coloides

Capítulo 2. Fenómenos de Superficie

2.1 ¿Por qué Superficies?

2.2 Reacciones Heterogéneas importantes

2.3 Procesamiento de Semiconductores y Nanotecnología

2.4 Otras áreas relevantes

Capítulo 3. Estructura Superficial

3.1 ¿Qué significa Estructura de la Superficie?

3.2 Estructura de una superficie limpia

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3.3 Reconstrucción y estructura del adsorbato

Capítulo 4. Pruebas experimentales de superficie

4.1 Técnicas de Barrido

4.2 Difracción electrónica de baja energía

4.3 Espectroscopia Electrónica

4.4 Espectroscopía Vibracional

4.5 Otras Técnicas analíticas de Superficie

Capítulo 5. Tensión Superficial en los Líquidos

5.1 Coeficiente de Tensión Superficial

5.2 Medida de la tensión superficial de un líquido

5.3 Medida de la tensión superficial. Ley de Tate

5.4 Presión producida por la curvatura de una superficie

5.5 Medida de la tensión superficial de una pompa de jabón

5.6 Medida de la tensión superficial mediante el procedimiento de la burbuja

5.7 Fenómenos capilares

Capítulo 6. Adsorción

6.1 Introducción

6.2 El exceso de la superficie de Gibbs

6.3 Adsorción en la interfase sólido-vapor

6.4 Quimisorción y catálisis heterogénea

6.5 Promotores y venenos catalíticos

6.6 Isotermas de Adsorción Sólido-Vapor

6.6.1 Clasificación de Isotermas de adsorción

6.6.2 La Isoterma de Langmuir

6.6.3 La Isoterma de adsorción de Freundlich

6.6.4 La Isoterma de Brunauer-Emmett-Teller (BET)

6.6.5 Área superficial de la isoterma de BET

6.7 Adsorción en la Interfase sólido-líquido

6.8 El modelo de adsorción

6.9 Cuantificación de adsorción del soluto

6.10 Superficies polares sin carga

6.11 Superficies con cargas eléctricas discretas

6.12 Efectos ambientales sobre la adsorción

6.13 Efecto de la adsorción sobre la naturaleza de la superficie sólida

Capítulo 7. Cargas eléctricas en dispersiones

7.1 Origen de la carga sobre superficies en medio acuoso

7.2 Punto de carga cero en medio acuoso

7.3 Origen de las cargas en medios no polares

7.4 Adsorción preferencial

7.5 Iones cerca de las partículas cargadas; la doble capa eléctrica

Capitulo 8. Fenómeno Electrocinético.

II PARTE PRÁCTICA

1. Determinación de densidades.

2. Determinación de distribución de tamaño de partícula.

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3. Medición de la tensión superficial en líquidos.

4. Determinación del área superficial específica BET

5. Medición del potencial zeta.

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso se impartirá mediante presentaciones por medio de cañón de proyección y se les

proporcionará a los estudiantes las notas impresas al inicio de cada capítulo. Los estudiantes

presentaran temas de investigación relacionados con la materia.

• Este curso también contempla cinco prácticas en el laboratorio, las cuales están relacionadas con

la temática del curso. El estudiante lleva a cabo por si sólo sus propias caracterizaciones, lo cual

permite desarrollar sus habilidades para discutir los resultados obtenidos partiendo de sus propios

materiales.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 70 %

- Prácticas de Laboratorio 15 %

- Tareas y presentaciones 15 %

Nota. Para tener desecho a la calificación debe haber una asistencia mínima del 90%.

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Kurt W. Kolasinski

Surface Science, Foudations of Catalysis and Nanoscience

Wiley Interscience, New York 2002

Gianangelo Bracco and Bodil Holst Editors

Surface Science Techniques, Springer Series in Surface Science 51, New York 2013

Gelacio Aguilar

Adsorción y Catálisis

Universidad Autónoma de Puebla, México 1985.

Kaoru Tsujii

Surface Activity, Principles, Phenomena, and Applications

Academic press, UK 1998.

Ian D. Morrison and Sydney Ross

Colloidal Dispersions, Suspensions, Emulsions and Foams

Wiley Interscience, New York 2002

B. Jirgensons y M. E. Straumanis

Compendio de Química Coloidal

Compañía Editoral Continental, S.A., México, 1965

Vladimir Novikov

Grain Growth and Control of Microstructure and Texture in Policrystalline Materials

CCR Press, Inc.1997.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Propiedades Electrónicas de los Materiales

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito: Ninguna

1. INTRODUCCION

La ciencia de los materiales puede pensarse como una combinación de las ciencias de química y física dentro

de un fondo de ingeniería. La química ayuda a definir las trayectorias sintéticas, y proporciona el carácter

químico de un material, así como su estructura molecular. La física proporciona un entendimiento del orden

(o falta de éste) de los átomos y moléculas y la estructura electrónica, la física también proporciona los

principios básicos que permiten una descripción de las propiedades de los materiales. La información

combinada proporcionada por la física y la química acerca de un material conduce a la determinación y

correlación de las propiedades de los materiales con el proceso utilizado para preparar el material, y con la

estructura y morfología de los materiales. Las propiedades una vez determinadas y entendidas se explotan

a través de la ingeniería lógica. La ingeniería se enfoca en las propiedades que posee un material, y en el

material mismo si se encuentran las aplicaciones apropiadas. Evidencia en el liderazgo de la ingeniería se

atestigua por las muchas metas que difunden las agencias que financian la investigación en los campos de

la nanotecnología, biotecnología, y microelectrónicos. En cada uno de estos campos las ventajas de ciertas

propiedades de los materiales son exaltadas. Las metas en cada caso incluyen la preparación de nuevos

materiales con propiedades mejoradas para objetivos de ingeniería particulares.

2. OBJETIVO

La comprensión del comportamiento de los electrones en los sólidos es una de las claves para entender los

materiales. La teoría electrónica de los sólidos es capaz de explicar las propiedades ópticas, magnéticas,

térmicas, y eléctricas de los materiales. En otras palabras, la teoría electrónica proporciona importantes

fundamentos para una tecnología la cual es frecuentemente considerada ser la base de la civilización

moderna.

Desde la invención del transistor a finales de los años 40’s, la industria de los electrónicos ha crecido a un

nivel de ventas anual de alrededor de cinco trillones de dólares. Desde su inicio, los materiales y la

investigación en materiales ha sido el soporte de la industria de los electrónicos.

OBJETIVOS PARTICULARES DEL CURSO: Cuando un estudiante complete este curso, él/ella debe

ser capaz de:

• Comprender la mecánica cuántica del electrón en los cristales.

• Comprender las propiedades eléctricas y magnéticas básicas de los sólidos cristalinos y materiales

amorfos.

• Comprender la diferencia entre estructuras electrónica y propiedades físicas de semiconductores,

metales, y dieléctricos.

• Comprender la física de las transiciones de fase magnéticas y superconductividad.

• Medir y analizar las características de transporte de semiconductores.

• Medir y analizar los parámetros ópticos de semiconductores.

• Comprender la física detrás de los dispositivos electrónicos y optoelectrónicos de estado sólido.

• Comprender el diseño básico de los dispositivos microelectrónicos y optoelectrónicos más

importantes.

• Presentar los resultados de estudio e investigación.

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3. CONTENIDO

Capítulo 1. Fundamentos de la Teoría Electrónica

1.1 Introducción

1.2 La dualidad onda-partícula

1.3 La Ecuación de Schrödinger

1.4 Solución a la Ecuación de Schrödinger para 4 problemas específicos

1.5 Bandas de energía en cristales

1.6 Electrones en un cristal

Capítulo 2. Propiedades Eléctricas de los Materiales

2.1 Conducción eléctrica en metales y aleaciones

2.2 Semiconductores

2.3 Propiedades eléctricas de polímeros, cerámicos, dieléctricos, y materiales amorfos

Capítulo 3. Propiedades Ópticas de los Materiales

3.1 Las constantes ópticas

3.2 Teoría atomística de las propiedades ópticas

3.3 Tratamiento mecánico cuántico de las propiedades ópticas

3.4 Aplicaciones

Capítulo 4. Propiedades Magnéticas de los Materiales

4.1 Fundamentos del magnetismo

4.2 Fenómenos magnéticos y su interpretación – Teoría Clásica

4.3 Consideraciones mecánico cuánticas

4.4. Aplicaciones

Capítulo 5. Propiedades Térmicas de los Materiales

5.1 Introducción

5.2 Fundamentos de las propiedades térmicas

5.3 Capacidad calorífica

5.4 Conducción térmica

5.5 Expansión térmica

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point.

• El curso se impartirá por exposición del profesor, búsqueda y análisis de información bibliográfica,

y solución de problemas.

• Se les proporcionará a los estudiantes las notas impresas al comienzo de cada semana

correspondiente a los temas que se analizarán.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

Presentaciones en clase de “Tópicos Especiales”

La última semana del curso estará dedicada a las presentaciones de estudiantes sobre tópicos específicos de

fenómenos electrónicos. Cada estudiante tendrá de 15-20 minutos de presentación de un tópico de su

elección que finalizará con una discusión de 5 minutos. Una lista de posibles tópicos será distribuido después

del segundo examen. Además, los estudiantes entregarán un resumen escrito (4-5 páginas) de su

presentación.

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Calificación

- Tareas 10%

- Primer examen parcial 25%

- Segundo examen parcial 25%

- Tercer examen parcial 25%

- Presentación en clase 15%

NOTA: Para tener derecho a examen se requiere del 75% de asistencia a clases.

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE Libro de texto del curso:

Rolf E. Hummel

Electronic Properties of Materials

3rd Edition

Springer-Verlag New York, 2001.

Libros de apoyo:

Robert E. Newnham

Properties of Materials: Anisotropy-Symmetry-Structure

Oxford University Press, 2005.

Eugene A. Irene

Electronic Materials Science

John Wiley & Sons, 2005.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Programación y Análisis Numérico

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

Ciertas clases de ecuaciones que se encuentran en la práctica son directamente adaptables a su solución

mediante procedimientos aritméticos, en tanto que otros no se pueden resolver directamente por estos

métodos. Para estas últimas, se han desarrollado métodos aproximados de solución se utilizan

procedimientos aritméticos. Estos métodos por lo complejo de sus cálculos requieren de ser implementados,

para su solución, en computadoras digitales (PC). Es también un aspecto muy importante de este curso

motivar al estudiante que desarrolle algoritmos para la solución e implementación de lenguajes modernos,

como LabView. Este es un programa basado en el principio de programación virtual, mejor como lenguaje

gráfico o G. Dentro de él se pude también programar en lenguaje textual aceptando varios de los más

conocidos como; MatLab y Mathematica. Se puede programar código en un lenguaje desarrollado por N.I.

que se llama Mathscript, lenguaje muy poderoso y con una gran variedad de herramientas, que combinado

con la programación gráfica se convierten los programas en elementos muy versátiles para prácticamente

cualquier aplicación.

En este curso se presentan algunas de las técnicas numéricas más relevantes del momento como la minería

de datos, las redes neuronales artificiales, así como los métodos numéricos más comúnmente utilizados para

la solución de problemas de ingeniería que el estudiante encontrará muy útiles, al aprender las técnicas de

programación. Para esto es necesario que el alumno aprenda a implementar diagramas de flujo como parte

de las técnicas al escribir los programas que se desarrollaran durante el transcurso del mismo. Se busca que

el estudiante aplique las herramientas que aprenderá durante el desarrollo del curso y lo aplique en el

procesamiento y la interpretación de la información experimental de sus proyectos de investigación y tenga

un panorama más amplio a la hora de proponer los modelos matemáticos.

2. OBJETIVO

El estudiante deberá ser capaz de conocer los principios fundamentales de la programación y diferentes

técnicas de la minería de datos y del PDS (Procesamiento Digital de Señales). Deberá de ser capaz de hacer

tratamiento de datos por técnicas no tradicionales como las redes neuronales artificiales y las tradicionales

tales como: estadística, mínimos cuadrados, ajuste de datos por matrices. Aprenderán los conceptos básicos

de creación de modelos matemáticos no solo con datos obtenidos a la manera tradicional sino además de

datos digitalizados obtenidos directamente de sus experimentos por medio de dispositivos tipo DAQ (DATA

AQUISITION, por sus siglas en inglés).

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Lenguaje de programación G

1.1 Introducción a la instrumentación virtual, Técnicas de Edición

1.2 Instrumentos virtuales y SubVI´s,

1.3 Estructuras, Lazos, Gráficos I

1.4 Arreglos y Conjuntos, Gráficos II

1.5 Gráficos III

1.6 Cadenas y archivos de E/S,

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1.7 Herramientas de análisis,

Capítulo 2. Lenguaje de programación HiQ y MathScript

2.1 Introducción a la sintaxis de HiQ

2.2 Creando un libro de trabajo en HiQ

2.3 Entendiendo el Script de HiQ

2.4 Introducción a la sintaxis de MathScript

Capítulo 3. Minería de datos

3.1 Introducción a la minería de datos

3.2 Introducción a la estadística

3.2.1 Estadística descriptiva

3.2.2 Inferencia estadística

3.2.3 Validación de información experimental

3.2.4 Pruebas de verosimilitud de variables

3.2.5 Arreglo experimental sencillo

3.2.6 Arreglo experimental doble

3.3 Técnicas de minería de datos

3.3.1 Árboles de decisión

3.3.2 Redes Neuronales

3.3.3 Análisis de grupos y clasificadores borrosos (difusos)

3.3.4 Razonamiento basado en memoria y clasificadores borrosos (difusos)

3.3.5 Análisis de regresión

Capítulo 4. Métodos tradicionales de tratamiento de datos (DSP); Resolución aproximada de

ecuaciones, integración numérica, etc.

4.1 Ajuste a una línea recta. Método de mínimos cuadrados

4.1.1 Ajuste del modelo lineal usando matrices

4.1.2 Intervalo de confianza para el coeficiente de regresión

4.1.3 Prueba de linealidad de la ecuación de regresión

4.2 Ajuste a una curva parabólica

4.2.1 Ajuste del modelo parabólico mediante matrices

4.2.2 Prueba del modelo o ecuación de regresión.

4.3 Estimación de una ecuación de grado n mediante matrices

4.4 Ajuste de datos mediante matrices a modelos de 2do grado

4.5 Métodos, raíces de ecuaciones y polinomios:

4.5.1 Newton Raphson

4.5.2 Formula de Ridders

4.5.3 Todas las raíces (VI)

4.6 Métodos para integración numérica

4.6.1 Regla Trapezoidal

4.6.2 Regla de Simpson,

4.6.3 Regla de Bode

Capítulo 5. Redes neuronales artificiales

5.1 Introducción

5.2 Aprendizaje supervisado: Back Propagation, MLP, FCM, etc.

5.3 Aprendizaje sin supervisión: Kohonen

5.4 Momento, velocidad de aprendizaje, error etc.

5.5 Pronostico

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5.6 Identificación y clasificación.

5.7 Aplicaciones

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso está preparado para ser presentado con ayuda de presentación Power Point y Prezi. Cada vez

que se termina un tema se entrega la presentación correspondiente con la finalidad de que el alumno

repase la clase.

• Se entrega al estudiante notas del curso preparado y editado en computadora por el profesor, de tal

manera que no haya necesidad de recibir dictados o transcribir esquemas y escritos.

• A lo largo del curso y como parte del horario de clase se trabajarán sesiones tutórales, en las cuales

se ayuda al estudiante a resolver dudas o problemas concretos relacionados con la materia vista en

clase.

• Cuando el curso se encuentre en un 50% de avance se entregará un proyecto, experimental y un mes

antes de terminar el curso se definirán los proyectos de investigación, éstos estarán orientados al uso

de las diferentes técnicas numéricas vistas en el curso y del lenguaje de programación HiQ. Los

proyectos estarán orientados al Diseño de modelos matemáticos a partir de información experimental,

En el proyecto final el modelo alternativo estará basado en el empleo de las redes neuronales

artificiales.

• El estudiante desarrollará una serie de prácticas de laboratorio encaminadas a perfeccionar el

desarrollo de algoritmos y técnicas de programación. Las prácticas serán elaboradas para ser

desarrolladas en computadora personal. El lenguaje de programación básico será LabView, se dará

una introducción al lenguaje de programación, basado en instrumentación virtual, Se hace énfasis en

el lenguaje textual MathScript.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Presentación de tareas 25%

- Examen de medio semestre 25%

- Examen de fin de semestre 25%

- Proyecto de fin de semestre 25%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

T.H. Cormen, C.E. Leiserson, R.L. Rivest, C. Stein

Introduction to Algorithms

2d. Edition, MIT Press, 1990

The Numerical Analysis Problems Solver, REA, 1983 Richard L. Burden, J. Douglas Faires

Numerical Analysis

9th Edition, 2010, Brooks/Cole, CENEGAGE Learning

R. W. Hamming

Numerical Methods for Scientists and Engineers

2d Edition, 1973, Dover Publications, Inc., New York

Philipp K. Janert

Data Analysis with Open Source Tools

Publisher: O'Reilly Media, 2010

Norman Matloff

The Art of R Programming: A Tour of Statistical Software Design

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80

Publisher: No Starch Press, 2011

J.H. Heinbo

Numerical Methods for Scientific Computing

2d. Edition, 2006, Trafford Publishing

R. O. Duda, P.E. Hart, D. G. Store

Pattern Classification

2d. Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2000

Neuro Shell 2, Manual, Ward Systems Group, Inc., 1996 Gerardo Barrera C.

Notas: Minería de Datos, Estadística, Análisis Numérico y RNA

Jeffrey Travis, Jim Kring

LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun

3rd Edition, Publisher: Prentice Hall, 2006

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Procesos de Solidificación Rápida

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito: Niguna

1. INTRODUCCIÓN

Hoy día los avances en la ciencia y tecnología de los materiales son imprescindibles para la aplicación de

los mismos en el ámbito humano. Con el descubrimiento de la solidificación rápida en el siglo pasado, pudo

ser posible sintetizar y fabricar materiales fuera del equilibrio, esto es, sin una estructura cristalina de largo

alcance, con lo cual estos materiales adquieren propiedades mecánicas y magnéticas superiores a los

materiales cristalinos convencionales. Con esto, se hace indispensable dar a conocer esta nueva ciencia y

tecnología a estudiantes interesados con el tema, para así dar seguimiento a esta nueva línea de investigación

en el país.

2. OBJETIVO

El alumno aprenderá los principios de la solidificación rápida y mediante las teorías propuestas será capaz

de predecir qué tipos de elementos son aptos para producir aleaciones metálicas vítreas, ya sea en películas

protectoras, en filamentos o en volumen.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

Capítulo 2. Vidrios metálicos

2.1 Desarrollo histórico

2.2 Características estructurales

2.3 Características térmicas

2.4 Aplicaciones potenciales

Capítulo 3. Formación de los vidrios metálicos

3.1 Subenfriamiento del baño y formación vítrea

3.1.1 Velocidades de enfriamiento

3.1.2 Cinética y termodinámica de formación

3.2 Habilidad para formar vidrio en aleaciones metálicas

3.3 Teorías de la formación de vidrios metálicos

Capítulo 4. Procesos para obtener aleaciones metálicas amorfas

4.1 Métodos de spray y gotas

4.1.1 Técnica de la pistola

4.1.2 Atomización en gas

4.1.3 Atomización en agua

4.1.4 Atomización ultrasónica en gas

4.1.5 Atomización centrífuga

4.1.6 Atomización en discos gemelos

4.1.7 Atomización en gas soluble

4.1.8 Atomización electrohidrodinámica

4.1.9 Método de la gota en tubo

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4.1.10 Técnica de erosión por chispa

4.1.11 Método de depositación por spray

4.1.12 Depositación plasma por spray

4.2 Métodos Chill

4.2.1 Métodos con dados

4.2.2 Técnica del pistón y yunque

4.2.3 Discos gemelos enfriantes

4.2.4 Melt-spinning, Free-flight melt spinning, Chill-block melt spinning (CBMS) Atmósfera de

la cámara, Presión de inyección Velocidad del disco

4.2.5 Procesos de colada con flujo plano

4.2.6 Obtención directa de alambre Estabilidad del jet, Ángulo de incidencia del jet

Supercalentamiento, Relación velocidad del jet líquido/velocidad del agua girando

Estabilizadores del jet y efecto de la composición de la aleación.

4.2.7 Proceso “Taylor wire”

4.2.8 Extracción del baño

4.2.9 Proceso de melt drag

4.2.10 Sobreflujo de baño

4.3 Tratamiento de la superficie con laser

4.4 Métodos de consolidación

4.4.1 Compactación dinámica de choque de onda

4.4.2 Compactación en caliente

4.5 Velocidades de enfriamiento en solidificación rápida

Capítulo 5. Aleaciones amorfas en volumen

Capítulo 6. Propiedades mecánicas de los vidrios metálicos

6.1 Resistencia a la fractura

6.2 Dureza

6.3 Tenacidad a la fractura

6.4 Fatiga

Capítulo 7. Mecánica de la fractura de vidrios metálicos

7.1 Mecanismos de deformación

7.2 Flujo

Capítulo 8. Resistencia a la corrosión

8.1 Película pasiva

8.2 Formación rápida de la película

8.3 Efecto del metaloide

8.4 Homogeneidad en la película

8.5 Alta resistencia a la corrosión localizada

8.6 Ataque de corrosión por esfuerzo y fragilización por hidrógeno

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• Esta materia será impartida haciendo uso de las siguientes herramientas de clase: pizarrón, acetatos,

paquetes software

• Una vez que se tenga una fuente de poder, se utilizará la cámara abierta de solidificación rápida para

fabricar alambre directamente desde el estado líquido, y cuando se adquiera la cámara de atmósfera

controlada para fabricar cintas metálicas para llevar a cabo prácticas de laboratorio.

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• A lo largo del curso y como parte del horario de clase se trabajarán sesiones tutórales, en las cuales

se ejercitará la materia vista en clase.

• Durante el curso se hará uso de videos cortos disponibles de diversas páginas de internet, tales como

www.liquidmetal.com, editados para ilustrar procesos reales de manufactura.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 75%

- Exposición frente a grupo 25%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Otooni, M. A.

Elements of Rapid Solidification,

Ed. Otooni, M. A. Springer, Germany, 1998.

Luborsky, F. E.

Amorphous Metallic Alloys

Ed. Luborsky, F. E., Butterworths, London, 1983.

Anantharaman, T. R.

Metallic Glasses

Trans. Tech. Publications, Switzerland-Germany-USA, 1984.

Anantharaman, T. R. and Suryanarayana, C.

Rapidly Solidified Metals

Trans. Tech. Publications, Switzerland-Germany-USA, 1987.

Chen, H. S.

Glassy Metals

Reports on Progress in Physics, Vol. 43, Number 4, April 1980.

Hasegawa, R.

Glassy Metals: magnetic, chemical and structural properties

CRC Press, 1983.

Waseda, Y., Ueno, S., Hagiwara, M. and Aust, K. T.

Formation and Mechanical Properties of Fe- and Co- base Amorphous Alloy Wires produced by In-

Rotating- Water Spinning Method

Progress in Materials Science, Vol. 34, 1994.

Metallic Glasses

Papers presented at a seminar of the materials science division of the American Society for Metals,

September 18 and 19, 1976.

Physical Metallurgy

Cahn, R.W. and Haasen, P. editors, Vol. 2 Elsevier Science B. V., The Netherlands, 1996.

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

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Procesos de Soldadura

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito:

1. INTRODUCCIÓN

La soldadura es uno de los varios procesos de fabricación que nos permiten transformar a un material, sobre

todo metálico en productos terminados. Por la diversidad de procesos de soldadura existentes es conveniente

estudiarlos por separado.

2. OBJETIVO

Que el estudiante:

1. Adquiera conocimientos básicos sobre esta importante herramienta de fabricación.

2. Conozca los diferentes tipos de soldadura, soldadura fuerte, soldadura suave, recargue metalizado

y procesos de corte.

3. Aprenda seleccionar y aplicar correctamente los diferentes procesos de soldadura.

3. CONTENIDO

1. Técnicas de fabricación

2. Clasificación de los procesos de soldadura

3. El arco eléctrico

4. Fuentes de poder

5. Consumibles en soldadura de arco eléctrico

6. Transferencia metálica

7. Soldadura de arco con electrodo revestido

8. Soldadura de arco sumergido

9. Soldadura de arco eléctrico con electrodo tungsteno

10. Soldadura de arco eléctrico con protección gaseosa

11. Soldadura de electroescoria y electrogas

12. Soldadura de resistencia

13. Soldadura de estado sólido

14. Soldadura de haz electrones y laser

15. Proceso menores

16. Soldadura con oxiacetileno

17. Soldadura fuerte y soldadura blanda

18. Procesos de corte

19. Seguridad en soldadura

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El método de enseñanza es mediante exposición oral mediante diapositivas usando PowerPoint.

• Solución de problemas

• Problemas de tarea

• Exámenes

• Proyecto de aplicación

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Tareas 25%

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- Exámenes parciales 25%

- Proyecto 20%

- Examen final 30%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Olson, D.L., Siewert, T.A., Liu, S. and Edwards, G.R.

ASM Handbook Volume 06: Welding, Brazing and Soldering. ASM International, (1993)

Cary, H.B. Helzer, S. Modern Welding Technology

6th Edition. Prentice-Hall. México, (2004)

Althouse, A.D., Turnquist, C.H., Bowditch, W.A., Bowditch, K.E., Bowditch, M.A.

Modern Welding.

10th Edition. Goodheart-Willcox Co. USA, (2004)

American Welding Society

Welding Handbook.

American Welding Society 9ed, (2004)

Messler, R.W.

Principles of welding.

1st Edition. Wiley-VCH. USA, (1999)

Messler, R.W.

Joining of materials and structures.

1st Edition. Butterworth-Heinemann. USA, (2004)

Parmar, R.S. Welding Technology

2nd Edition. Khanna. India, (2005)

Parmar, R.S. Welding Engineering.

4th Edition. Khanna. India, (2005)

Linnert, G. E.

Welding Metallurgy.Carbon and Alloy Steel.

American Welding Society, (1994)

Fernández, G.

Soldadura y metalurgia

Ed. CECSA, México, (1988)

Lancaster, J.F.

Metallurgy of welding.

5th Edtion. Chapman & Hall. USA, (1993)

Kou, S.

Welding Metallurgy

2nd Edition. Wiley-Interscience. USA, (2002)

Page 86: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

86

Lippold, J.C., Kotecki, D.J.

Welding metallurgy and weldability of stainless steels. 1st Edition. Wiley-Interscience. USA, (2005)

Lippold, J.C., Kiser, S.D., Dupont, J.N.

Welding metallurgy and weldability of nickel-base alloys. 1st Edition. Wiley. USA, (2009)

AWS: Códigos relevantes al tema. American Welding Society.

Page 87: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

87

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Procesamiento de Minerales

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias pre-requisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

El procesamiento de minerales se define como la preparación de los minerales por métodos físicos para su

posterior conversión a producto final, y es que no hay mineral que tal como se le extrae de la mina sea

adecuado para su conversión a producto final. La existencia de los minerales en la naturaleza está regulada

por las condiciones geológicas a través de la vida del mineral.

Este curso de procesamiento de minerales abarca desde los conceptos con la terminología comúnmente

empleada en el área del procesamiento de minerales y termina con la descripción de los procesos que

permiten concentrar las especies minerales de valor, aprovechando la diferencia entre los valores de

propiedad de las especies minerales contenidas en una mena mineral.

La parte intermedia del curso aborda la discusión de teorías fundamentales que gobiernan las operaciones

unitarias en el procesamiento de minerales; como, por ejemplo, la ley de Stockes, los patrones de mezclado

y los modelos matemáticos que describen las características de una dispersión de gas.

Los conceptos arriba mencionados se refuerzan mediante la realización de cuatro prácticas de laboratorio,

que comúnmente se llevan a cabo en los laboratorios industriales para caracterizar las pulpas minerales y

llevar un control adecuado de la calidad de extracción de las especies de valor.

2. OBJETIVO

Presentar los aspectos fundamentales de las operaciones unitarias que incluyen el procesamiento de

minerales para la obtención de concentrados.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Generalidades

1.1 Conceptos

1.2 Procesamiento de minerales

1.3 Liberación o separación

1.4 Recuperación, ley o grado, relación de concentración

1.5 Desarrollos recientes

1.6 Ejemplos de cálculo de recuperación y grado o ley

1.6.1 Balance de masa 1

1.6.2 Balance de masa 2

1.7 Criterios económicos sobre el beneficio de minerales

1.8 Límites de separación eficiente

Capítulo 2. Reducción de tamaño y caracterización de partículas

2.1 Importancia de la reducción de tamaño de partículas en el procesamiento de minerales

2.2 Equipos para la trituración y molienda

2.3 Caracterización de las partículas

2.3.1 Caracterización de las partículas por tamaño

2.3.2 Presentación de los datos de distribución de tamaños

2.4 Diseño y selección de equipos de trituración y molienda

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2.4.1 Método de Bond para diseño o selección de equipo de fractura

2.4.2 Ejemplos de aplicación del método de Bond

Capítulo 3. Análisis de procesos de separación

3.1 Patrones de mezclado

3.2 Curvas de separabilidad

3.3 Eficiencia de separación

Capítulo 4. Separación por concentración

4.1 Introducción

4.2 Concentración por selección

4.2.1 Operación de selección

4.3 Concentración por gravedad

4.3.1 Separación en medio denso

4.3.1.1 Separadores de gravedad en medio denso

4.3.1.2 Cálculo de rendimiento del proceso. Prueba de líquidos pesados

4.2.2 Concentración gravimétrica

4.2.2.1 Concentradores de impulsos

4.2.2.2 Concentradores de superficie de sacudimiento

4.2.2.3 Concentradores de película

4.4 Concentración magnética

4.3.1 Fundamentos de la separación magnética

4.3.2 Separadores magnéticos de baja intensidad

4.3.3 Separadores magnéticos de alta intensidad

Capítulo 5. Separación por concentración. Concentración por flotación

5.1 Introducción

5.2 Máquinas de flotación

5.2.1 Celdas mecánicas

5.2.2 Celdas neumáticas. Columnas de flotación.

5.3 Química de la flotación

5.4 Doble capa eléctrica y potencial zeta (ζ)

5.5 Pruebas de flotación en el laboratorio

Capítulo 6. Columnas de flotación

6.1 Definición de conceptos

6.1.1 Fracción de gas hold up (εg)

6.1.2 Flujo superficial de aire en la columna (Jg)

6.1.3 Diámetro promedio de burbujas (db)

6.1.4 Área superficial de burbujas (Sb)

6.1.5 Capacidad de arrastre (o de transporte) de las burbujas (Ca)

6.1.6 Tiempo de residencia (τ)

6.2 Interacción entre zonas de la columna

6.3 Modelos matemáticos comúnmente empleados para cálculos de características de la dispersión.

6.4 Diseño y/o escalamiento de columnas de flotación

Prácticas de laboratorio

Práctica 1. Trituración y molienda de un mineral. Caracterización de las especies liberadas, presentación de

los datos de distribución de tamaños y aplicación del método Bond.

Práctica 2. Efecto del pH en la determinación del potencial zeta (ξ) y el punto isoeléctrico (PIE), en una

interfase mineral-solución.

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Práctica 3. Flotación del mineral liberado en la Práctica 1, utilizando una celda de flotación mecánica de

laboratorio.

Práctica 4. Aplicación de los modelos matemáticos para calcular Db, εg y Sb.

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso se impartirá en un aula apropiada con proyector de diapositivas y pintarrón. Se impartirán

dos sesiones por semana, de tres horas cada una.

• Dos horas adicionales por semana se destinan para la aclaración de dudas y discusión de

problemas, artículos y reportes de prácticas de laboratorio.

• El aprendizaje se reforzará mediante la elaboración de notas del curso y al efectuar cuatro prácticas

de laboratorio que induzcan que el estudiante aplique los conocimientos impartidos en clase.

• Al final de cada capítulo se aplicará un examen de conocimientos. Para que el estudiante se haga

merecedor a presentar cada examen, éste deberá haber acudido al menos al 80% de las sesiones

en el salón y haber acudido a todas las prácticas.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Problemas resueltos y discusión de artículos 30%

- Discusión de prácticas de laboratorio 30%

- Exámenes 40%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Errol G. Kelly and David J. Spottiswood.

Introducción al procesamiento de minerales

Editorial LIMUSA

B. A. Wills

Tecnología de procesamiento de minerales

Editorial LIMUSA

Unit process in extractive metallurgy hydrometallurgy

University of UTAH

J. A. Finch and G. S. Dobby

Column flotation

Pergamon Press

Richard R. Klimpel

Introduction to principles of size reduction of particles by mechanical means.

University of Florida

M.C. Furstenau, J.D. Miller, M.C. Kuhn

Chemistry of flotation

Society of Mining Engineers

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Procesamiento de Materiales Cerámicos

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Química inorgánica (nivel licenciatura), Operaciones unitarias (nivel licenciatura).

1. JUSTIFICACIÓN El programa de Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales que se imparte en este Instituto,

requiere contar, dentro de su diseño curricular, con la impartición de cursos en todas las áreas de estudio de

los materiales. Los materiales cerámicos se encuentran dentro de los materiales de mayor interés en cuanto

a su investigación básica, por sus excelentes propiedades, y más aún, en cuanto a su estudio para el desarrollo

tecnológico de nuevos materiales que respondan a las demandas, cada día más exigentes, de los materiales

en servicio. En la presente Materia, se pretende dar al alumno un conocimiento básico de la estructura y el

comportamiento de los Materiales Cerámicos, en contraste con los Metales y los Polímeros. Así como

también, proporcionarles una información actualizada de los diferentes Procesos de fabricación de los

Productos Cerámicos, sus condiciones limitantes de aplicación y las consideraciones de diseño de estos

productos cerámicos. Debido a lo anterior, este curso debe ser considerado como básico para la formación

integral de un estudiante de Doctorado en Ciencia de Materiales.

2. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

El objetivo de este curso es proporcionar al estudiante un entendimiento profundo de la Tecnología

Cerámica y de su aplicación práctica.

3. OBJETIVOS PARTICULARES

El objetivo del este curso es proporcionar al estudiante un entendimiento profundo de la tecnología cerámica

y de su aplicación práctica. El curso, está diseñado para estudiantes de las diferentes áreas de ingeniería y

está fundamentado en el objetivo de que los estudiantes de doctorado obtengan una amplia visión de los

procesos de fabricación de cerámicos tradicionales y de cerámicos modernos. El curso comprende, por lo

tanto, una primera parte en la cual se visualizan las características, específicas de los materiales cerámicos

en cuanto a la diferencia en sus propiedades y comportamiento con otros materiales. Una vez que el

estudiante ha visualizado las características que debe tener en un material cerámico y las condiciones de su

procesamiento que lo van a llevar a obtener diferentes propiedades microestructurales y físicas, está en

condiciones de conocer los diferentes procesos cerámicos y sus variables controlables, lo cual se trata en la

segunda parte de este curso, en cuya parte final se establecen algunas de las normas de aseguramiento de

calidad comunes de los procesos cerámicos. Finalmente, y como tercera parte, el curso trata de establecer

los parámetros fundamentales de diseño de cerámicos. Los temas de este curso se desarrollarán de acuerdo

al siguiente programa:

4. PROGRAMA DESGLOSADO DEL CURSO

Capítulo 1. Estructura y propiedades de materiales cerámicos

1.1. Enlaces atómicos y estructuras cristalinas.

1.2. Química de los cristales y estructuras cristalinas específicas.

1.3. Equilibrio de fases en los materiales cerámicos.

1.4. Comportamiento físico y térmico de los materiales cerámicos.

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1.5. Comportamiento eléctrico de los materiales cerámicos.

1.6. Comportamiento magnético y óptico de los materiales cerámicos.

1.7. Comportamiento mecánico de los materiales cerámicos.

1.8. Efectos ambientales del tiempo y de la temperatura en las propiedades de los materiales

cerámicos.

Capítulo 2. Procesamiento cerámico

2.1. Procesamiento de Polvos

2.1.1 Materias Primas

2.1.2 Preparación de polvos y medición de sus características

2.1.3 Producción de polvos finos

2.1.4 Preconsolidación

2.1.5 Formulación y Clasificación

2.2. Procesos de Formado

2.2.1 Prensado

2.2.2. Proceso de prensado

2.2.3. Selección de aditivos

2.2.4. Prensado uniaxial

2.2.5. Prensado isostático

2.2.6. Aplicaciones del prensado

2.2.7 Colada

2.2.7.1. Proceso de colada de suspensiones

2.2.7.2. Preparación y acondicionamiento de la suspensión

2.2.7.3. Preparación del molde

2.2.7.4. Diferentes formas de colada

2.2.7.5. Procesos de colada de cintas y sus aplicaciones

2.2.3 Conformado plástico

2.3.1. Extrusión

2.3.1.1. Equipos de extrusión

2.3.1.2. Ligantes y aditivos para extrusión

2.3.1.3. Proceso de extrusión

2.3.1.4. Defectos comunes en extrusión

2.3.1.5. Aplicaciones

2.3.2. Moldeo por inyección

2.3.2.1. Parámetros del moldeo por inyección

2.3.2.2. Distribución de tamaño de partícula

2.3.2.3. Preconsolidación para el moldeo por inyección

2.3.2.4. Remoción de ligantes

2.3.2.5. Defectos comunes en el moldeo por inyección

2.3.2.6. Aplicaciones del moldeo por inyección

Capítulo 3. Maquinado en verde

Capítulo 4. Densificación

4.1 Teoría de sinterización

4.1.1. Etapas de la sinterización

4.1.2. Mecanismos de sinterización

4.1.2.1. Sinterización en fase vapor

4.1.2.2. Sinterización en estado sólido

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4.1.2.3. Sinterización en fase líquida

4.1.2.4. Sinterización en líquido reactivo

4.2 Control de la Sinterización convencional

4.2.1. Atmósfera

4.2.2. Ciclos tiempo/temperatura

4.2.3. Criterios de selección del horno

4.3 Problemas comunes durante la sinterización

4.3.1. Deformación y pandeo

4.3.2. Sobrequemado

4.3.3. Liberación de ligantes

4.3.4. Reacciones de descomposición

4.3.5. Transformaciones polimórficas

4.4 Procesos de densificación modificados

4.4.1. Sinterización bajo presión: Prensado en caliente

4.4.1.1. Propiedades de los cuerpos prensados en caliente

4.4.1.2. Limitaciones del prensado en caliente

4.4.1.3. Prensado isostático en caliente

4.4.2. Procesos químicos

4.4.2.1. Liga por reacción química

4.4.2.2. Liga cementante

4.4.2.3. Pirólisis

4.4.3. Procesos con materiales cerámicos fundidos

4.4.3.1. Colado

4.4.3.2. Espreado

4.4.3.3. Devitrificación

4.4.3.4. Cristalización

4.4.4. Procesamiento por medio de vapor

4.4.5. Infiltración

4.4.6. Síntesis de polvos por reacción gas – metal

Capítulo 5. Maquinado final

5.1 Mecanismos de remoción de material

5.1.1. Maquinado con abrasivo montado

5.1.2. Maquinado con abrasivo libre

5.1.3. Maquinado con abrasivo por impacto

5.1.4. Maquinado químico

5.1.5. Fotoataque

5.1.6. Maquinado por descarga eléctrica

5.1.7. Maquinado por láser

5.2 Efectos del maquinado en la resistencia

5.2.1. Efecto de la dirección de maquinado

5.2.2. Efecto de la microestructura

5.2.3. Efectos de los parámetros de maquinado

5.2.4. Optimización del maquinado

Capítulo 6. Aseguramiento de calidad

6.1 Aseguramiento de la calidad durante el proceso

6.2 Especificación y certificación

6.3 Análisis de pruebas

6.4 Inspección no destructiva

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6.5 Mejoramiento de calidad

Capítulo 7.Diseño con cerámicos 7.1 Consideraciones de diseño

7.2 Requerimientos de la aplicación

7.3 Limitación de propiedades

7.4 Limitación de los procesos de fabricación

7.5 Consideraciones de costos

7.6 Requerimientos de viabilidad

7.7 Selección de materiales

7.8 Aproximaciones de diseño

5. PRÁCTICAS DE LABORATORIO

1.- Práctica de molienda y clasificación de polvos.(2 HORAS)

2.- Medición de Támaño de partícula (1 HORA)

3.- Medición de Potencial Z. (2 HORAS)

4.- Medición de Viscosidad ( 1 HORA)

5.- Medición de Densidades:

- Densidad en Verde (15 MIN)

- Densidad Aparente de Sinterizado (25 MIN)

- Densidad real del Sinterizado (1 HORA)

6.- Prácticas de Procesos de formado:

6.1.- Formado por prensado. (1 HORA)

6.2.- Formado por colada. (3 HORAS)

6.3.- Formado Plástico tradicional (1 HORA)

7.- Práctica de Secado y eliminación de aditivos. (30 MIN)

8.- Práctica de Dilatometría (2 HORAS)

9.- Práctica de Sinterización ( 6-8 HORAS)

11.- Medición del % de Densificación (30 MIN)

6. BIBLIOGRAFIA.

- Modern Ceramic Engineering Properties, Processing and Use Design. David W. Richerson; Editorial

Marcel Dekker, Inc; Edición 1992.

- Ceramic Microstructures Property Control by Processing, William E. Lee D Phill and W. Mark

Rainforth PhD. Editorial Chapman & Hall; Edición 1994.

- Processing of Crystalline Ceramics Materials Science Research. Volumen 11, Hayne Palmour III, R.

F. Davis and T. M. Hare; Editorial PLENUM; Edición 1997.

- Synthesis and Properties of Advanced Materials, Carl Mc Hargue, J. B. Darby Jr. Miguel José

Yacaman, José Reyes Gasga; Editorial Kluwer Academic Publishers; Edición 1997.

- Physical Ceramics Principles for Ceramic Science and Engineering, Yet-Ming Chiang, Dunbar P.

Bimie III. W. David Kingery; Editorial John Wiley & Sons, Inc; Edición 1997.

- Transformatión Toughening of Ceramics, D.J. Green, Ph. D., R.H.J. Hannik, Ph.D., and M. V. Swain,

Ph. D. ; CRC PRESS, Inc. Boca Raton, Florida, 1991

- Fracture of Brittle Solids, Brian Lawn; Cambridge University Press; Second Edition 1993

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Nanoquímica

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: Química General, Introducción a la Nanotecnología.

1. INTRODUCCIÓN

Bajo el término de Nanoquímica se engloban todas aquellas actividades de la Nanociencia y la

Nanotecnología que poseen en común la utilización de las aproximaciones y las herramientas tradicionales

de la Química para crear, desarrollar y estudiar objetos que presenten propiedades útiles debido a sus

dimensiones nanoscópicas. Es precisamente en esta área en donde se encuadra una de las aproximaciones

más importantes de la Nanotecnología como es la aproximación ascendente (“bottom-up approach”) que

tiene como objetivo organizar la materia a escala nanoscópica a partir de átomos o moléculas con el fin de

conseguir con ellos nuevas propiedades y aplicaciones. Dado el carácter horizontal de la Nanoquímica se

prevé que esta disciplina tendrá una influencia muy notable en los siguientes sectores socio-económicos: a)

Energía, b) Tecnologías de la Comunicación e Información, c) Salud y Cuidados Personales, d) Calidad de

Vida, e) Seguridad y Protección Ciudadana y f) Transporte. El impacto económico y social que tendrá la

Nanoquímica en nuestra sociedad se estima que será muy importante dado que impulsará a la industria

química europea que hoy en día ya emplea directamente a más 2 millones de personas en el grupo de los 25

Estados Miembros de la UE y que tuvo una cuota mundial de ventas en el mercado químico del 30% en el

año 2005. Son precisamente las demandas socio-económicas que han surgido en esos seis sectores lo que

ha impulsado las actividades en Nanoquímica y que ha derivado en el enorme desarrollo actual. Entre los

avances más destacados conseguidos hasta la fecha cabe mencionar la fabricación de polímeros especiales,

de nano-reforzantes para materiales compuestos, de pigmentos y colorantes, de nuevos componentes para

baterías y celdas de combustible y de nuevos catalizadores y sensores. Por otra parte, también son de

destacar los resultados obtenidos en el campo de la industria agroalimentaria, así como en la industria

cosmética y farmacéutica y en las aplicaciones biomédicas. Dentro de estas últimas cabe mencionar el

diagnóstico y la terapia génica, la liberación controlada y dirigida de fármacos y la criba de compuestos de

interés médico. Asimismo, la Nanoquímica ha permitido añadir nuevas funcionalidades a productos ya

existentes y desarrollar con ellos nuevas aplicaciones totalmente inesperadas hace unos pocos años. Otro de

los avances conseguidos ha sido la detección en tiempo real de moléculas de diversa índole; lo que ha tenido

una gran repercusión en campos como el de la salud y el medio ambiente.

2. OBJETIVO

El objetivo de este curso es la explicación de los fundamentos de la química coloidal y sus Aplicaciones en

la nanotecnología, Ser capaz de sintetizar y predecir las condiciones de estabilidad de un coloide tanto como

su caracterización.

3. CONTENIDO PARTE I.

Capítulo 1. Átomos y moléculas

1.1. Composición del átomo.

1.2. Partículas subatómicas.

1.3. Nucleones y electrones.

1.4. Número atómico y número másico.

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1.5 Masa atómica y molecular.

Cantidad de sustancia, masa molar, volumen molar. Constante de Avogadro. Estructura

electrónica de los átomos. Estructura extranuclear de los átomos. Modelo de Bohr y modelo

orbital.

1.6 Orbitales atómicos.

1.7 Niveles y subniveles de energía electrónica.

1.8 Configuración electrónica. Configuración electrónica externa.

Capítulo 2. Clasificación periódica.

2.1 Tabla Periódica de los Elementos.

2.2 Períodos y grupos.

Tendencias periódicas en las propiedades de los átomos: radio atómico y energía de ionización.

2.3 Propiedades de los elementos: metales, no metales, metaloides.

Capítulo 3. Enlaces químicos

3.1 Tipos de enlaces químicos: metálico, iónico, covalente.

3.2 Estructuras de Lewis.

3.3 Concepto de electronegatividad.

3.4 Características del enlace covalente: longitud, energía, polaridad.

Capítulo 4. Reacciones químicas

4.1 Clasificaciones de las reacciones químicas

4.2 Reacciones de adición, sustitución simple y doble y de descomposición

4.3 Reacciones iónicas y reacciones reversibles

4.4 Reacciones redox agente oxidante y agente reductor.

4.5 Reacciones ácido‐base

4.6 Reacciones de precipitación

4.7 Ecuaciones químicas.

4.8 Conservación de la masa.

4.9 Pureza de reactivos,

4.10 Reactivo limitante y rendimiento de una reacción química.

4.11 Cálculos estequiométricos.

Capítulo 5. Equilibrio químico

5.1 Concepto de equilibrio químico.

5.2 Constante de equilibrio y su significado.

5.3 Concentraciones en el equilibrio.

5.4 Evolución de un sistema hacia el equilibrio: cociente de reacción y Principio de Le Châtelier.

Capítulo 6. Soluciones

6.1 Soluto y solvente.

6.2 Solubilidad de los compuestos iónicos

6.3 Formas de expresar la composición de las soluciones: fracción molar, % m/m, % V/V.

6.4 Formas de expresar la concentración de las soluciones: % m/V, concentración molar,

molalidad.

6.5 Otras expresiones: ppm, eq/L.

6.6 Iones en solución acuosa: electrolitos, disociación.

6.7 Disolución y mezcla de soluciones.

6.8 Factores que afectan la solubilidad

6.8.1 Temperatura

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6.8.2 PH

6.8.3 Efecto del ión común

6.8.4 Formación de iones complejos

PARTE II.

Capítulo 7 Cómo preparar las nanopartículas

7.1 Métodos físicos tecnología descendente

7.2 Arco de carbón,

7.3 Ablación por Laser,

7.4 Entrampamiento de vapor.

7.5 Métodos químicos tecnología ascendente

7.6 Sonoquímicos

7.7 Microondas

7.8 Sol-gel

7.9 Precipitación química

7.10 Microencapsulación

Capítulo 8. Coloides y suspensiones

8.1 Proceso sol o coloidal

8.1.1 Sol

8.1.2 Colide

8.2 Control de la nucleación

8.3 Nucleación homogénea

8.4 Nucleación heterogénea y

8.5 Nucleación secundaria.

Capítulo 9. Reacciones de precipitación química

9.1 Precursores

9.2 Clasificación de agentes reductores

9.3 Agentes desaglomerantes

Capítulo 10. Nanocrecimiento

10.1 Termodinamica de la nucleación

10.2 Cinética del crecimiento

10.3 Las fases de la nucleación y el crecimiento para la preparación de nanocristales mono dispersos

en el marco del modelo de La Mer.

10.4 Etapa de crecimiento de los núcleos

10.5 Crecimiento controlado por difusión

10.6 Crecimiento controlado por un proceso de superficie

10.7 Crecimiento monocapa

10.8 Crecimiento polinuclear

Capítulo 11. Arresto de partículas

11.1 Tipos de agentes de superficie

11.2 Mecanismo por impedimento estérico

11.3 Mecanismo por fuerzas electrostáticas

Capítulo 12. Ejemplos de fabricación de nanopartículas

12.1 Monomentálicas

12.2 Bimetálicas

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12.3 Configuración núcleo-coraza

12.4 Configuración tipo campanita

12.5 Dendrímeros

12.6 Control de la forma

12.7 Rodillos

12.8 Tripods

12.9 Tretrapods

12.10 Estrellas

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Curso está preparado con suficientes ejemplos de la síntesis y caracterización por diferentes técnicas de las

nanoestructuras. Se aplica una exposición directa, ampliamente explicativa y preparada para proyectarse en

un cañón mediante el uso del programa PowerPoint.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Los exámenes y tareas se efectúan después de cada 3 unidades:

- Exámenes 70%

- Tareas y notas 20%

- Participación 10%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Handbook Of Nanotechnology, Edited By Bharat Bhushan, Spinger-Verlag Berlin Heidelberg New York,

2003.

Alexei Nabok, Organic And Inorganic Nanostructures, ARTECH HOUSE, INC, 2005.

Paolo Mazzoldi, Le Nanotecnologie, Dipartimento di Fisica – Università di Padova, Via Marzolo 8, I-35131

PADOVA (Italia), www.istitutoveneto.it/.../Finale%20di%20Presentazione%20venezia.pdf

Langmuir, I., “Forces Near the Surfaces of Molecules,” Chem. Rev., Vol. 6, No. 4, 1930,pp. 451–479.

Blodgett, K. B., “Monomolecular Films of Fatty Acids on Glass,” J. Amer. Chem. Soc. Vol.56, No. 2, 1934,

pp. 495–495.

Kuhn, H., Naturwiss., Vol. 54, 1967, p. 429.

Kuhn, H., D. Möbius, and H. Bücher, “Molecular Assemblies,” in Physical Methods of Chemistry, A.

Weissberger, and B. Rossiter, (eds.), Vol. 1, Part 3B, Chapter 7, New York: John Wiley & Sons, 1972.

Aviram, A., and M. Ratner, “Molecular Rectifiers,” Chem. Phys. Lett., Vol. 29, No. 2, 1974, pp. 277–283.

Carter, F. L., “The Molecular Device Computer: Point of Departure for Large Scale Cellular Automata,”

Physica D, Vol. 10, No. 1–2, 1984, pp. 175–194.

Advances In Imaging And Electron Physics, The Growth Of Electron Microscopy Edited byTom Mulvey

Department Of Electronic Engineering And Applied Physics Aston University Birmingham, United

Kingdom Volume 96 Academic Press San Diego New York Boston London Sydney Tokyo Toronto 1996.

Page 98: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

98

Binning, G., et al., “Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy,” Phys. Rev. Lett.,Vol. 49, No. 1,

1982, pp. 57–61.

Albrecht, T. R., and C. F. Quate, “Atomic Resolution Imaging of Nonconductor by Atomic Force

Microscopy,” J. Appl. Phys., Vol. 62, No. 7, 1987, pp. 2599–2602.

K. Eric Drexler “Engines of Creation”, Anchor Books, New York, 1986.

Nanotechnology Applications To Telecommunications And Networking Daniel Minoli Managing Director

Leading-Edge Networks Incorporated A John Wiley & Sons, Inc., Publication 2006.

C. Roth, M. Goetz and H. Fuess, Synthesis and characterization of carbon-supported Pt-Ru-WO, catalysts

by spectroscopic and diffraction methods, Journal of Applied Electrochemistry 31, pp. 793-798, 2001.

S. Amelinckx, D. Van Dyck, J. Van Landuyt, G. Van Tendeloo Handbook of Microscopy Methods II,

Applications in Materials Science, Solid-state Physics and Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-

69451 Weinheim (Federal Republic of Germany), 1997.

Z. L. Wang, Transmission Electron Microscopy of Shape-Controlled Nanocrystals and Their Assemblies,

J. Phys. Chem. B 104, pp. 1153-1175, 2000.

W. Sinkler and l. D. Marks, A simple channelling model for HREM contrast transfer under dynamical

conditions, Journal of Microscopy Vol. 194, pp. 112–123, 1999.

Martin Hÿtch, Pascale Bayle-Guillemaud, Etienne Snoeck, Rafal Dunin-Borkowski, Quantitative nanoscale

characterisation by electron microscopy, 2003.

Miroslav Karlík, Lattice imaging in transmission electron microscopy, Materials Structure vol. 8, pp. 3-16,

2001.

Ar Clarke And Cn Eberhardt, Microscopy Technique For Materials Science Published In North America

By Crc Press Llc 2000.

Rodrigo Alonso Esparza Muñoz, Tesis de Doctorado en Metalurgia Y Ciencia De Los Materiales,

Institución: Universidad Michoacana De San Nicolás De Hidalgo, Instituto De Investigaciones

Metalúrgicas, “Estudio de Materiales Nanoestructurados para su aplicación en una Celda de Combustible

tipo PEM”, 07 Febrero 2007.

Generic methodologies for nanotechnology: classification and fabrication Nanoscale Science and

Technology Edited by R. W. Kelsall, I. W. Hamley and M. Geoghegan. John Wiley & Sons, Ltd 2005.

Carbon Materials For Advanced Technologies Edited By Timothy D. Burchell Oak Ridge, National

Laboratory

U.S.A. Pergamon A N I M P R I N T Of E L S E V I E R S C I E N C E, 1999.

Steffen Weber's, Crystallography Picture Book, Livermore, California www.jcrystal.com/steffenweber

Yury Gogotsi, Nanotubes And Nanofibers Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania, Usa Advanced

Materials Series, Taylor & Francis 2006.

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99

Yury Gogotsi, Carbon Nanomateriales Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania, Usa Advanced

Materials Series, Taylor & Francis 2006.

M. Meyyappancarbon Nanotubes Science And Applications, Nasa Ames Research Center, Moffett Field,

Ca, Crc Press, 2005.

G. Rosas, R. Esparza, H. B. Liu, J. A. Ascencio y R. Pérez, “Mechanical alloying synthesis of carbon

nanotubes in the presence of AlFe small culsters”, Materials Letters, Volume 61, Issue 3, February 2007,

Pages 860-863.

Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Edited by H. S. Nalwa, Volume 1: Pages (1–15) by

American Scientific Publishers, 2004.

Jesús Chihuaque Alcántar, Tesis de Maestría en Metalurgia y Ciencia de los Materiales, Universidad

Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, “Molienda mecánica y

tratamientos térmicos de los nitruros de Nb y Al con los elementos B y Ni para la obtención de

Nanoestructuras”, 11 de enero del 2008.

Clemens Burda, Xiaobo Chen, Radha Narayanan, and Mostafa A. El-Sayed, Chemistry and Properties of

Nanocrystals of Different Shapes, Chem. Rev. 105, pp. 1025-1102, 2005.

Savka I. Stoeva, B. L. V. Prasad, Sitharaman Uma, Peter K. Stoimenov, Vladimir Zaikovski, Christopher

M. Sorensen, and Kenneth J. Klabunde, Face-Centered Cubic and Hexagonal Closed-Packed Nanocrystal

Superlattices of Gold Nanoparticles Prepared by Different Methods, J. Phys. Chem. B 107, pp. 7441-7448,

2003.

M. Wautelet, J.P. Dauchot and M. Hecq, Size effects on the phase diagrams of nanoparticles of various

shapes, Materials Science and Engineering C 23, pp. 187-190, 2003.

Jørgen Møller Jørgensen, Kurt Erlacher, Jan Skov Pedersen, and Kurt Vesterager Gothelf, Preparation

Temperature Dependence of Size and Polydispersity of Alkylthiol Monolayer Protected Gold Clusters,

Langmuir 21, pp. 10320-10323, 2005.

Marandi, N. Taghavinia, A. Iraji-Zad and S. M. Mahdavi, A photochemical method for controlling the size

of CdS nanoparticles, Nanotechnology 16, pp. 334-338, 2005.

Thomas Maier, Mark Jarrell, Thomas Pruschke, Matthias H. Hettler, Quantum cluster theories, Reviews of

Modern Physics 77, pp. 1027-1080, 2005.

M. José Yacamán, J.A. Ascencio, H.B. Liu and J. Gardea-Torresdey, Strucure shape and stability of

nanometric sized particles, J. Vac. Sci. B 19, pp. 1091-1103, 2001.

Size-dependent fivefold and icosahedral symmetry in silver clusters, Physical Review B 72, pp. 081405,

2005.

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100

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Microscopía Electrónica

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

La microscopia electrónica es una técnica metodológica que permite usar una sonda electrónica para

escudriñar en la nano estructura interna de los materiales y derivar así información química, estructural y

cristalográfica útil en el diagnóstico y/o desarrollo de materiales. En esta técnica, un haz de electrones es

enfocado por lentes electromagnéticas y es dirigido sobre una muestra en cuestión. Las señales emergentes

son re-enfocadas, amplificadas y mostradas sobre una pantalla fluorescente. La imagen amplificada

producida resuelve detalles mil veces más grandes que aquella producida en un microscopio óptico. El curso

cubre los siguientes aspectos: Principios básicos de cristalografía, física del estado sólido, microscopia

electrónica de barrido, modos de operación de electrones secundarios y retro dispersados, así como

microanálisis EDX. Microscopía Electrónica de Transmisión. Principios opto electrónicos, Modos de

trabajo, principios teóricos y aplicaciones: Campo claro, campo obscuro, difracción electrónica, modo

barrido transmisión, modo micro y nano análisis EDX, Modo STEM campo claro y campo obscuro anular

de alto ángulo. Modo microanálisis EELS é imágenes por filtrado de energía EFTEM. Modo de alta

resolución HRTEM.

2. OBJETIVO

El objetivo general de este curso es que el estudiante obtenga una metodología que le permita Interpretar

los detalles micro estructurales de la materia condensada con criterio suficiente para interpretar la estructura

interna, la composición química y la cristalografía de los materiales como resultado de su examen

microscópico. Deberá también ser capaz de preparar sus propias muestras y operar los equipos respectivos.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.1 Desarrollo histórico de la Microscopía electrónica

1.2 La resolución, la profundidad de campo, interpretación de imágenes

1.3 Interacción de los electrones con la materia

1.4 Los diferentes tipos de microscopios, de luz, de barrido, de transmisión, de fuerza atómica

1.5 Limitaciones de los microscopios electrónicos

1.6 Propiedades fundamentales de los electrones

1.7 Ejercicios

Capítulo 2. Preparación de muestras

2.1 El éxito del trabajo microscópico como función de la preparación de muestras y la importancia

del desarrollo de técnicas específicas de preparación de muestras

2.2 Criterios para escoger las técnicas de preparación de muestras como función del tipo de

material y de las técnicas microscópicas de estudio y de adoptación.

2.3 Aparición de artefactos que invalidan el trabajo microscópico y casos de estudio de la literatura

2.4 Tipos de preparación de muestras. Mecánico, iónico, mecánico-iónico, físico, mecánico-físico,

químico.

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101

2.5 Tipos de materiales. Metales, cerámicos, aleaciones, polímeros, cementos, minerales,

orgánicos.

2.6 Las direcciones de observación. Planar, transversal, anisótropos.

2.7 Ejercicios y parte práctica.

Capítulo 3. Conceptos básicos en Microscopia electrónica

3.1 Óptica en microscopia electrónica

3.2 Aberraciones y defectos ópticos

3.3 Formación de contraste en imágenes de transmisión electrónica

3.4 Dispersión y difracción electrónica cinemática

3.5 Diagramas de rayos en microscopia electrónica

3.6 Ejercicios y parte práctica

Capítulo 4. Difracción electrónica

4.1 Conceptos cristalográficos fundamentales en microscopia electrónica

4.2 Dispersión electrónica por cristales

4.3 La ley de Bragg y la esfera de Ewald

4.4 Formación de los diversos tipos de patrones de difracción

4.5 Indexación de patrones de difracción electrónica. Ejercicios y casos de estudio

4.6 Patrones Kikuchi

4.7 Microestructura y evolución estructural

4.8 Aplicaciones é interpretación a cabalidad de la información implícita en los patrones de

difracción

4.9 Simetría cristalina

4.10 Ejercicios, manejo de software y parte práctica

Capítulo 5. Modos operativos y aplicaciones

5.1 Campo claro y campo obscuro

5.2 Contraste Z (HAADF)

5.3 Barrido transmisión (STEM)

5.4 Microscopia electrónica de alta resolución (HRTEM)

5.5 Microscopia electrónica de transmisión de energía filtrada (EFTEM)

5.6 Espectroscopia de pérdidas energéticas de electrones (EELS)

5.7 Aplicaciones de la microscopia electrónica al desarrollo de los nano materiales

5.8 Ejercicios y parte práctica

Capítulo 6. Aplicación de la energía dispersiva de rayos X (EDX) al microanálisis en microscopia

electrónica

6.1 Estructura electrónica

6.2 El fenómeno de ionización interatómica y líneas espectrales

6.3 La ley de Moseley

6.4 Espectroscopia de rayos X en MEB y MET

6.5 Detector EDS y ensamblaje

6.6 Aplicaciones y casos estudio

6.7 Análisis dispersivo de longitud de onda (WDX)

6.8 EDX vs WDX

6.9 Mapeos elementales

6.10 Análisis micro químico cuantitativo

6.11 Ejercicios y parte práctica

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Capítulo 7. Microscopia electrónica de nano materiales

7.1 Inclusiones y precipitados en aceros

7.2 Desarrollo de nano estructuras en cerámicas y metales

7.3 Evolución de meso porosidad en materiales avanzados

7.4 Desarrollo estructural en nano tubos

7.5 Transiciones cristalinas en nano materiales

7.6 Nano materiales electrónicos y multicapas

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• Se utilizarán extensamente los recursos de internet de sitios especializados en microscopia electrónica

• El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point.

• Se facilitará al estudiante las notas del curso preparadas y editadas en computadora por el profesor

• Durante el curso se hará uso de videos experimentales é información práctica

• A lo largo del curso y como parte del horario de clase se trabajarán sesiones tutórales, en las cuales

se ejercitará la materia vista en clase. Dichos tutórales tienen valor en la calificación final

• El estudiante efectuará prácticas de laboratorio con valor incidente en la calificación final

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 50%

- Prácticas de Laboratorio 20%

- Tareas y tutorías 30%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

David B. Williams, C. Barry Carter.

Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science

Springer, New York, 2009

P.B.Hirschm A.Howie, R.B. Nicholson, D.W.Pashley Electron Microscopy of thin crystals

London, 1965

Ludwig Reimer

Transmission Electron Microscopy

Berlin, 1997

J.M. Cowley

Electron Diffraction

Elsevier Science B.V. Amsterdam 1995

John C.H. Spence

Experimental High Resolution Electron Microscopy

New York 1980

Egerton, R

Physical principles of electron microscopy.

Springer. ISBN 0387258000. (2005).

R.F.Egerton

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103

EELS in the electron microscope

Springer 1996

A. B. El-Kareh, J. C. J. El-Kareh

Electron beams, lenses, and optics Volume 1

Academic press, 1970

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104

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Metalurgia Física

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

Este curso forma parte del conjunto de materias básicas del Programa de Doctorado en Ciencias en

Metalurgia y Ciencias de los Materiales. El curso abarca los aspectos fundamentales de la Metalurgia Física

Moderna tales como: Estructura y Defectos Cristalinos, Soluciones Sólidas, Solidificación, Diagramas de

Equilibrio, Difusión, Recristalización, Precipitación y Deformación Plástica de Cristales. La Metalurgia

Física al abarcar el estudio de la estructura de los metales y su influencia en las propiedades y respuesta de

los materiales, resulta un componente básico de varias áreas de la ingeniería metalúrgica, ciencia de

materiales, mecánica, manufactura, civil y en las industrias automotriz, aeroespacial, transportación,

energía, medioambiental, biomédica y electrónica (fundamentando la gran variedad de procesos

tecnológicos como la fundición, soldadura, trabajado mecánico y tratamientos térmicos, entre otros). Por lo

tanto, este curso resulta esencial en la formación del estudiante del Programa de Doctorado en Ciencias en

Metalurgia y Ciencias de los Materiales, además que se encuentra íntimamente vinculado a la mayoría de

los cursos de especialidad, adquiriendo carácter de curso pre-requisito.

2. OBJETIVO

Al finalizar este curso el estudiante del Programa de Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los

Materiales del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de

Hidalgo será capaz de identificar los fundamentos de la Metalurgia Física Moderna a partir de los principios

que describen la estructura, transformaciones y propiedades de materiales metálicos mediante aspectos de

física del estado sólido y termodinámica, mediante situaciones docentes de búsqueda y análisis de

información, solución de problemas, método de casos, reportes y exposiciones; con la finalidad de crear una

plataforma amplia de conocimientos del área de metalurgia y ciencia de los materiales, así como desarrollar

criterios de selección, aplicación y diseño de materiales metálicos en base a la relación microestructura-

propiedades.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Estructura cristalina

1.1 Enlace en sólidos.

1.1.1 Enlace metálico.

1.1.2 Enlace de Van der Waals.

1.1.3 Enlace iónico.

1.1.4 Enlace covalente (homopolar).

1.2 Curvas de Condon-Morse y energía interna de un metal.

1.3 Estructura de cristales.

1.3.1 Orden de corto/largo alcance.

1.3.2 Celda unitaria.

1.3.3 Sistemas cristalinos.

1.3.4 Red cúbica centrada en el cuerpo (BCC).

1.3.5 Red cúbica centrada en las caras (FCC).

1.3.6 Red hexagonal compacta (HCP).

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105

1.3.7 Numero de coordinación.

1.3.8 Factor de empaquetamiento.

1.3.9 Secuencia de apilamiento.

1.3.10 Huecos intersticiales octaédricos y tetraédricos.

1.4 Índices de Miller.

1.4.1 Planos cristalográficos.

1.4.2 Direcciones cristalográficas.

1.4.3 Índices de Miller para cristales hexagonales.

1.4.4 Determinación de ángulos entre planos y direcciones.

1.5 Proyección estereográfica.

1.5.1. Red de Wulff.

1.5.2. Proyección estándar.

1.6 Métodos de caracterización de la estructura.

1.6.1. Ley de Bragg.

1.6.2. Métodos de difracción de rayos-X.

Capítulo 2. Defectos en estructuras cristalinas

2.1 Tipos de defectos cristalinos.

2.2 Defectos térmicos y electrónicos.

2.3 Defectos puntuales.

2.2.1. Vacancias.

2.2.2. Energía de formación de vacancias.

2.4 Imperfecciones lineales o dislocaciones.

2.4.1 Dislocación de borde o de Taylor.

2.4.2 Dislocación de tornillo o de Burgers.

2.4.3 Movimiento de dislocaciones.

2.4.4 Energía de dislocación.

2.4.5 Origen y multiplicación de dislocaciones.

2.4.6 Observación de dislocaciones.

2.5 Imperfecciones de superficie.

2.5.1 Límites de grano de ángulo alto.

2.5.2 Límites de grano de ángulo bajo.

2.5.3 Límites de maclas.

Capítulo 3. Soluciones sólidas

3.1 Solubilidad sólida.

3.2 Soluciones sólidas Intersticiales.

3.3 Soluciones sólidas sustitucionales.

3.4 Reglas de Hume-Rothery.

3.5 Fases intermedias

3.6 Compuestos químicos.

3.7 Orden/desorden de las soluciones sólidas.

Capítulo 4. Solidificación

4.1 Teoría clásica de solidificación.

4.2 Nucleación homogénea.

4.3 Nucleación heterogénea.

4.4 Velocidad de nucleación.

4.5 Condiciones para el proceso de solidificación

4.6 Crecimiento de cristales.

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106

4.7 Solidificación estable en la intercara.

4.8 Formas de la interfase sólido-líquido.

4.9 Sobre-enfriamiento constitucional.

4.10 Solidificación de lingotes.

Capítulo 5. Diagramas de equilibrio

5.1 Principios termodinámicos para la construcción de diagramas de equilibrio.

5.2 Solubilidad y miscibilidad.

5.3 Diagramas binarios.

5.4 Predicción de fases y composición química (regla de la palanca).

5.5 Regla de las fases de Gibbs.

5.6 Reacción eutéctica.

5.7 Reacción peritéctica.

5.8 Reacción monotéctica y sintéctica.

5.9 Reacción eutectoide y peritectoide.

5.10 Diagramas ternarios.

Capítulo 6. Difusión.

6.1 Mecanismos de la difusión.

6.2 Efecto Kirkendall.

6.3 Primera Ley de Fick.

6.4 Segunda Ley de Fick.

6.5 Determinación del coeficiente de difusión (método de Matano).

6.6 Variables que influyen en la difusión.

Capítulo 7. Recristalización

7.1 Definición de recristalización.

7.2 Efecto de la deformación sobre la recristalización.

7.3 Efecto del tiempo y temperatura sobre la recristalización.

7.4 Temperatura de recristalización.

7.5 Mecanismos de nucleación y crecimiento de la recristalización.

7.6 Energía de activación para la recristalización.

7.7 Tamaño de grano recristalizado.

7.8 Recristalización dinámica.

Capítulo 8. Precipitación

8.1 La importancia de la línea de solvus.

8.2 Desarrollo del precipitado.

8.3 Secuencia de precipitación.

8.4 Nucleación homogénea y heterogénea del precipitado

8.5 Coherencia precipitado-matriz.

8.6 Tratamiento de solubilización.

8.7 Envejecimiento por precipitación

Capítulo 9. Deformación plástica de cristales

9.1 Mecanismos de deformación plástica.

9.2 Planos y direcciones de deslizamiento.

9.3 Sistemas de deslizamiento en diferentes estructuras cristalinas.

9.4 Esfuerzo cortante critico resuelto.

9.5 Ley de Schmid.

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107

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• Exposición oral de algunos de los temas por parte del profesor (Power Point).

• Búsqueda y análisis de información bibliográfica.

• Solución de problemas.

• Método de casos.

• Reportes de investigación.

• Presentaciones orales y reporte escrito.

• Discusión de artículos relacionados con el tema de clase.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

• 1ª evaluación escrita, capítulos 1 y 2. 17.5%

• 2ª evaluación escrita, capítulos 3 y 4. 17.5%

• 3ª evaluación escrita, capítulos 5 y 6. 17.5%

• 4ª evaluación escrita, capítulos 7, 8 y 9. 17.5%

• Resolución de problemas y casos prácticos. 20.0%.

• Reportes escritos y presentaciones orales. 10.0%.

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

• I. Mejía, Apuntes de Metalurgia Física (Material Didáctico), Instituto de Investigaciones

Metalúrgicas-UMSNH, (2017).

• A. Verduzco, Notas del Curso de Metalurgia Física, Instituto de Investigaciones Metalúrgicas-

UMSNH, (2017).

• R.E. Reed-Hill, Physical Metallurgy Principles, Litton Educational Publishing Inc., 1980.

• R.W. Cahn and P. Haasen, Physical Metallurgy I, II, III, North-Holland, Amsterdam, The

Netherlands, 1996.

• P. Haasen, Physical Metallurgy, Third Ed., Cambridge University Press, Great Britain, 1996.

• J.D. Verhoeven, Fundamentals of Physical Metallurgy, John Wiley, New York, 1975.

• A.G. Guy, Physical Metallurgy for Engineers, Addison-Wesley, 1970.

• R.E. Smallman, Modern Physical Metallurgy, Butterworths, London, 1985.

• A. Cottrell, An Introduction to Metallurgy, Second Edition, The Institute of Materials, The University

Press, Cambridge, U.K., 1995.

• B. Chalmers, Physical Metallurgy, John Wiley & Sons, Inc., 1968.

• Materials Science on CR-ROM V. 2.1, Materials Teaching Educational Resources, Chapman and

Hall, The University of Liverpool, 1997.

• D. A. Porter and K. E. Easterling, Phase Transformations in Metals and Alloys, Chapman and Hall,

London, 1981.

• G.F. Carter, Materials Science and Engineering, ASM International, 1991.

• J.C. Anderson, K.D. Leaver, R.D. Rawlings, J.M. Alexander, Materials Science, Third Edition,

Chapman and Hall, 1990.

• R.A. Flinn, P.K. Trojan, Engineering Materials and Their Applications, Houghton Mifflin Co. 1990.

Page 108: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Metalurgia de polvos

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

La Metalurgia de Polvos es el proceso por el cual un sólido metálico, cerámico o aleación en la forma de

una masa de partículas es convertido en componentes de ingeniería con una forma predeterminada y

propiedades que le permiten ser empleado en muchos de los casos sin procesamiento secundario. El éxito

de los procesos P/M se deriva de la capacidad de producción en masa, algunas veces de partes estructurales

sumamente complicadas, aunado a la disminución en labor, ahorro de materias, y/o energía. En años

recientes, el desarrollo de nuevas técnicas y formas de fabricación ha dado paso a la apertura de nuevos

mercados más allá de las aplicaciones conocidas en la industria automotriz y farmacéutica, principalmente.

Materiales ahora comúnmente procesados por P/M incluyen catalizadores, superaleaciones, intermetálicos,

cerámicos avanzados, materiales compuestos, y aceros bajos en aleantes, algunos de los cuales son

prácticamente imposible de procesar por otros medios. Todos estos materiales son de interés en

investigación y desarrollo, tareas que están dentro de las líneas de generación del conocimiento cultivadas

en el IIM, por lo cual es conveniente la enseñanza en Principios de Polvos y Procesos de Densificación.

2. OBJETIVO

El objetivo general del curso es que el estudiante conozca los fundamentos de la metalurgia de polvos y

el alcance de las técnicas y equipo empleados en producción, tanto en la fabricación de piezas

semiterminadas, como en el acondicionamiento de materiales de proceso. El estudiante será capaz de

distinguir las ventajas y desventajas de los métodos de pulvimetalurgia en cerámicos y metales sobre

técnicas alternas de producción.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.1 Producción de polvos cerámicos y metálicos

1.2 Polvos ultrafinos (nanocristales)

1.3 Partes estructurales, refractarios, materiales porosos y filtros

1.4 Materiales compuestos y magnéticos

1.5 Desarrollos recientes

Capítulo 2. Fundamentos de metalurgia física

2.1 Equilibrio químico

2.2 Orden atómico

2.3 Diagramas de equilibrio de fases

2.4 Propiedades mecánicas

2.5 Métodos de reforzamiento

2.6 Recristalización y crecimiento de grano

Capítulo 3. Producción de polvos

3.1 Procesamiento mecánico

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3.2 Atomización de líquidos

3.3 Métodos de reacción química

3.4 Reducción

3.5 Precipitación y depositación electrolítica

Capítulo 4. Caracterización de polvos I

4.1 Distribución de tamaño de partícula

4.2 Área superficial

4.3 Estándares (tamizado, examinación microscópica, permeabilidad, etc.)

Capítulo 5. Caracterización de polvos II

5.1 Composición química

5.2 Humedad

5.3 Densidad aparente y absoluta

5.4 Compresibilidad

5.5 Resistencia en verde y dureza

5.6 Piroforicidad, toxicidad y manejo de polvos

Capítulo 6. Compactación y formado

6.1 Lubricación y mezclado

6.2 Aplicación de presión

6.3 Distribución de densidades

6.4 Herramientas de compactación (prensas mecánicas, hidráulicas, rotatorias)

Capítulo 7. Compactación

7.1 Prensado isostático

7.2 Moldeo por inyección

7.3 Extrusión de polvos

7.4 Compactación por rolado

7.5 Moldeo por colada

Capítulo 8. Aspectos fundamentales de la sinterización

8.1 Efectos de la geometría

8.2 Microestructura y propiedades mecánicas

8.3 Transporte de materia

8.4 Sinterización de compuestos simples y multicomponentes

Capítulo 9. Equipos y atmósferas de sinterización

9.1 Función, tipo y reacciones de la atmósfera

9.2 Operación continua

9.3 Procesamiento en lotes

9.4 Control de temperatura

Capítulo 10. Sinterización en fase líquida

10.1 Angulo de contacto

10.2 Densificación en caliente

10.3 Carburos cementados

10.4 Control de porosidad

10.5 Infiltración y sinterización activada

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Capítulo 11. Propiedades de materiales porosos

11.1 Definición y medición de porosidad y poro

11.2 Porosidad total e interconectada

11.3 Tamaño, forma y distribución del tamaño de poros

11.4 capilaridad de medios porosos

11.5 Permeabilidad y filtros

11.6 Otras propiedades físicas y mecánicas

Capítulo 12. Consolidación en caliente de polvos

12.1 Prensado isostático en caliente (HIP)

12.2 Compactación rápida omnidireccional (ROC)

12.3 Prensado en caliente

12.4 Extrusión en caliente

Capítulo 13. Productos por metalurgia de polvos y sus aplicaciones

13.1 Aleado mecánico

13.2 Mineral de hierro

13.3 Hierro y aceros

13.4 Cobre y sus aleaciones

13.5 Aleaciones de níquel y cobalto (superaleaciones)

13.6 Metales ligeros

13.7 Metales duros (carburos cementados)

13.8 Materiales magnéticos

13.9 Materiales con alta porosidad

13.10 Materiales compuestos

13.11 Cerámicos avanzados

13.12 Refractarios

13.13 Intermetálicos y misceláneos

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point.

• Se facilitará al estudiante las notas del curso preparadas y editadas en computadora por el profesor, de

tal manera que solo tome notas personales que considere convenientes sin necesidad de recibir dictados

o transcribir esquemas y escritos.

• Durante el curso se hará uso de videos cortos editados por la NCEMT, USA, y otros autores para ilustrar

procesos reales de manufactura.

• A lo largo del curso y como parte del horario de clase se trabajarán sesiones tutórales, en las cuales se

ejercitará la materia vista en clase. Dichos tutórales tienen valor en la calificación final.

• El estudiante efectuará prácticas de laboratorio desarrollando un proyecto grupal que implica el uso de

diversas técnicas de caracterización de precursores y síntesis de producto final con la infraestructura

disponible en el IIM.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 50%

- Proyecto de Laboratorio 20%

- Tareas y tutorías 30%

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111

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

F. Thümmler, R. Oberacker

Introduction to Powder Metallurgy

The Institute of Materials Series on Powder Metallurgy London, UK, 1993

Randall M. German

A-Z of Powder Metallurgy

Metal Powders Technology Series, Elsevier Oxford, UK, 2005

Keishi Gotoh, Hiroaki Masuda, Ko Higashitani, Editors

Powder Technology Handbook

Marcel Dekker

New York, USA, 1997

Randall M. German

Particle Packing Characteristics Metal Powder Industries Federation Princeton, NJ, USA, 1989

Terry A. Ring

Fundaments of Ceramic Processing and Synthesis

Academic Press, Inc.

San Diego, Cal., USA, 1996

Randall M. German

Sintering Theory and Practice

John Wiley & Sons, Inc New York, NY, USA, 1996

ASM Handbook

Powder Metal Technologies and Aplications, Vol. 7

American Society for Metals (ASM) Metals Park, Ohio, USA, 1984

N. S. Stoloff and V. K. Sikka, Eds.

Physical Metallurgy and Processing of Intermetallic Compounds

Chapman & Hall

New York, NY, USA, 1996

Randall M. German

Powder Metallurgy of Iron and Steel

John Wiley & Sons Inc. New York, USA, 1998

William D. Callister

Materials Science and Engineering

John Wiley & Sons Inc. New York, NY, USA, 2010

Randall M. German

Powder Metallurgy Science

Metal Powder Industries Federation Princeton, NJ, USA, 1997

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Metalurgia de la Deformación

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito: Metalurgia Física, Termodinámica.

1. INTRODUCCIÓN

Este curso comprende las bases metalúrgicas de la deformación (Cristales Perfectos, Defectos Puntuales,

Defectos Lineales, Defectos Planares, Dislocaciones y Geometría de Deformación) y los mecanismos de

endurecimiento (Endurecimiento por Trabajado, Precipitación y Dispersión, Refuerzo Mediante Fibras,

Reacción Martensítica, Efecto Tamaño de Grano y otros). Se incluye un apartado enfocado al tratamiento

de casos prácticos cuya resolución parte de determinaciones experimentales, como lo es el caso del

endurecimiento por deformación, densidad de dislocaciones, esfuerzos residuales y orientación preferencial

de cristales. Este curso forma parte de la estructura reticular del Programa de Doctorado en Ciencias en

Metalurgia y Ciencia de los Materiales impartido en el Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales

de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y contribuye en el perfil del egresado. El curso

tiene carácter de especialización. Proporciona al alumno de posgrado enfocado en áreas de metalurgia

mecánica, tratamientos térmicos, pruebas mecánicas, procesos de deformación plástica, procesos de

maquinado, metalurgia de polvos, simulación y modelización de procesos de deformación, selección y

diseño de materiales, las bases teóricas y técnicas experimentales de la metalurgia de la deformación con la

profundidad y amplitud suficiente para apoyar y/o desarrollar proyectos de investigación de tesis de

posgrado, así como de actividades profesionales en empresas o centro tecnológicos.

2. OBJETIVO

Identificar los mecanismos de la Metalurgia de la Deformación de materiales metálicos a partir de principios

de cristalografía, plasticidad, endurecimiento y trabajado mecánico, mediante situaciones docentes de

búsqueda y análisis de información, solución de problemas, método de casos, reportes y exposiciones; con

la finalidad de determinar el efecto y consecuencias de la deformación plástica sobre la relación

microestructura-propiedades, así como desarrollar criterios de selección y diseño en la fabricación de

partes/componentes que cumplan con propiedades mecánicas y requerimientos acordes con condiciones de

servicio.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Bases metalúrgicas de la deformación.

1.1 Cristales Perfectos.

1.1.1 Estructura de los metales.

1.1.2 Resistencia teórica de los metales.

1.1.3 Resistencia real de los metales.

1.2 Defectos Puntuales.

1.2.1 Intersticios en estructuras FCC, BCC y HCP.

1.2.2 Equilibrio en defectos puntuales.

1.2.3 Defectos puntuales de mayor complejidad.

1.2.4 Generación de defectos puntuales.

1.2.5 Efecto de los defectos puntuales sobre las propiedades mecánicas.

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1.3 Defectos Lineales (Teoría de Dislocaciones).

1.3.1 Comportamiento de dislocaciones.

1.3.2 Campo de esfuerzos alrededor de las dislocaciones.

1.3.3 Relaciones entre dislocaciones.

1.3.4 Fuentes de dislocaciones.

1.4 Defectos Planares.

1.4.1 Limite de grano.

1.4.2 Limites de dominio y otros defectos bidimensionales.

1.4.3 Maclaje y límite de maclas.

1.5 Otros Efectos de Dislocaciones y Geometría de Deformación.

1.5.1 Pilas de dislocaciones.

1.5.2 Intersección entre dislocaciones.

1.5.3 Deformación producida por movimiento de dislocaciones.

1.5.4 Dinámica de dislocaciones.

1.5.5 Movimiento de dislocaciones como fenómeno activado Térmicamente.

Capítulo 2. Mecanismos de endurecimiento.

2.1 Endurecimiento por Trabajado.

2.1.1 Teoría de Taylor.

2.1.2 Teoría de Mott.

2.1.3 Teoría de Kuhlmann-Wilsdorf.

2.1.4 Endurecimiento por trabajado en policristales.

2.1.5 Ablandamiento por trabajado.

2.1.6 Modelos idealizados de endurecimiento por trabajado.

2.2 Endurecimiento por Solución Sólida.

2.2.1 Solución sólida sustitucional

2.2.2 Solución sólida intersticial

2.2.3 Dilatación desajustada o energía de interacción elástica desajustada.

2.2.4 Interacción de átomos de soluto con dislocaciones.

2.2.5 Efectos mecánicos asociados con soluciones sólidas.

2.3 Endurecimiento por Precipitación y Dispersión.

2.3.1 Interacción dislocación-precipitado.

2.3.2 Teorías sobre el efecto de inclusiones sobre el endurecimiento por deformación

del sistema.

2.3.3 Dislocaciones geométricamente necesarias y estadísticamente almacenadas.

2.3.4 Ecuaciones de la curva esfuerzo-deformación para cristales que

contienen inclusiones.

2.3.5 Distancia de deslizamiento geométrico y magnitudes relativas de G y S.

2.3.6 Aceros microaleados, precipitación en aceros y aleados mecánicos.

2.4 Refuerzo Mediante Fibras.

2.4.1 Transferencia de carga desde la matriz a la fibra.

2.4.2 Características de los compositos.

2.4.3 Propiedades de los compositos.

2.5 Endurecimiento por Reacción Martensítica.

2.5.1 Clasificación de martensitas.

2.5.2 Morfologías y estructuras martensíticas

2.5.3 Nucleación y crecimiento de la martensita.

2.5.4 Resistencia de la martensita.

2.5.5 Efecto memoria de forma.

2.5.6 Ejemplos de endurecimiento por transformación martensítica

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2.6 Endurecimiento por Efecto Tamaño de Grano.

2.6.1 Teorías para predecir relaciones y contra D-1/2 (Hall-Petch, Cottrell, Li y Conrad).

2.6.2 Efecto del tamaño de grano sobre otras propiedades.

2.6.3 Cálculos de aumento de resistencia por efecto tamaño de grano.

2.7 Otros Mecanismos de Endurecimiento.

2.7.1 Tratamiento termo-mecánico.

2.7.2 Aceros fase dual.

2.7.3 Daño por radiación.

2.7.4 Endurecimiento por ondas de choque.

2.7.5 Endurecimiento de aleaciones ordenadas.

2.7.6 Transformación inducida por plasticidad.

2.7.7 Texturas de deformación plástica.

Capítulo 3. Ejemplos prácticos.

3.1 Determinación Experimental del Coeficiente de Endurecimiento, n, en Metales Deformados

Plásticamente.

3.1.1 Modelo de Hollomon-Ludwick.

3.1.2 Modelo diferencial de Crussard-Jaoul.

3.2 Determinación Experimental de Estructuras de Dislocaciones en Metales Deformados

Plásticamente.

3.2.1 Preparación de muestras.

3.2.2 Observación de dislocaciones mediante microscopía electrónica de transmisión.

3.2.3 Determinación de la densidad de dislocaciones.

3.3 Determinación Experimental de Esfuerzos Residuales Mediante la Técnica de Hole-Drilling.

3.4 Determinación Experimental de Esfuerzos Internos Mediante Difracción de Rayos-X en

Metales Deformados Plásticamente.

3.4.1 Preparación de muestras.

3.4.2 Técnica del sen2θ.

3.5 Determinación Experimental de Orientación Preferencial de Cristales (Texturas) Mediante

Difracción de Rayos-X en Metales Deformados Plásticamente.

3.5.1 Determinación de figuras de polos.

3.5.2 Cálculo e interpretación de funciones de distribución de orientación (ODFs)

3.5.3 Cálculo de la densidad de cristales orientados.

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• Exposición oral de algunos de los temas por parte del profesor (Power Point).

• Búsqueda y análisis de información bibliográfica.

• Solución de problemas.

• Método de casos.

• Reportes de investigación.

• Presentaciones orales y reporte escrito.

• Discusión de artículos relacionados con el tema de clase.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

• 1ª evaluación escrita, capítulo 1. 23.3%

• 2ª evaluación escrita, capítulo 2. 23.3%

• 3ª evaluación escrita, capítulo 3. 23.3%

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• Resolución de problemas y casos prácticos. 20.0%.

• Reportes escritos y presentaciones orales. 10.0%.

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

• Mejía I., Apuntes de Tópicos Selectos de Investigación: Metalurgia de la Deformación, Programa de

Maestría en Metalurgia y Ciencia de los Materiales del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas,

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México, 2017.

• Meyers M. A. and Chawla K. K., Mechanical Metallurgy Principles and Applications. Prentice-Hall,

Inc., Englewood Cliffs, New Jersey. 1984.

• Hosford W. F and Caddell R. M., Metal Forming Mechanics and Metallurgy, Prentice-Hall, 1983.

• Sinha A. K., Ferrous Physical Metallurgy, Butterworths,1989.

• Dieter G. E., Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill, 1986.

• Honeycombe R. W. K., The Plastic Deformation of Metals, Edward Arnold, 1984.

• Pickering F. B., Physical Metallurgy and the Design of Steels, Applied Science Publishers, 1978.

• Gladman T., The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels, The Institute of Materials, 1997.

• Fremond M. and Miyazaki S., Shape Memory Alloys, Springer Verlang Wien New York, 1996.

• Patoor E. and Berveiller M. (eds.), Technologie des Alliages à Mémorie de Forme, Hermès, Paris,

1994.

• Noyan I. C. and Cohen J. E., Residual Stress Measurement by Diffraction and Interpretation, Sringer-

Verlang, 1987.

• Sánchez B. S., Tensiones Residuales y Tensiones por Difracción de Rayos-X, Servicio Editorial de la

Universidad del País Vasco, 1993.

• Cullity B. D., Elements of X-Rays Diffraction, Addison-Wesley, 1978.

• Randle V., Microtexture Determination and its Applications, The Institute of Materials, 1992.

• Bunge H. J., Quantitative Texture Analysis, Edited by H. J. Bunge and C. Esling, Deutsche Gesellschaft

fur Metallkunde E. V., Societe Francaise de Metallurgie, 1982.

• Kurzydlowski K. J. and Ralph B., The Quantitative Description of the Microstructure of Materials,

CRC Press., 1995.

• Goodhew P. J., Specimen Preparation for Transmission Electron Microscopy of Materials, Oxford

University Press-Royal Microscopical Society, 1984.

• Williams D. B. and Carter C. B., Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials

Science: Basics, Diffraction, Imaging, Spectrometry, Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1996.

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116

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Instrumentación y Control

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerequisito:

1. INTRODUCCIÓN

El ingeniero metalúrgico ya sea en el campo laboral o en el laboratorio de investigación, por ejemplo, deberá

de tener no solo buen juicio sino conocimientos vastos para llevar a cabo un buen diagnóstico de una pieza

o material dado para aceptarlo o rechazarlo. En el diagnostico está implícito la medición de variables, por

ejemplo, al elaborar un acero en horno eléctrico de arco una de las fases que tiene un impacto muy

importante en los costos es la fusión de la carga metálica y el carbón residual que se quiera tener al final de

ésta etapa. Es por lo tanto de vital importancia el medir no solo el consumo de energía eléctrica sino además

relacionar aspectos como: densidad de la carga, % de carbón en la misma, temperatura del baño metálico,

flujo de aire inyectado, cantidad de fundentes adicionados, etc. Con todos estos elementos se podrá hacer

un buen diagnóstico de cuánto durará la etapa de fusión y las condiciones del baño metálico al final de ésta

para de esta manera determinar (diagnostico) el inicio de la etapa de reducción de la carga.

En el caso del ingeniero metalúrgico especializado los conocimientos necesarios para poder tener la

capacidad de emitir juicios o diagnósticos certeros, van desde las bases de la metalurgia física,

termodinámica, mecánica vectorial, fenómenos de trasporte, etc. Más recientemente se han incorporado

otras técnicas que tienen que ver más con la instrumentación y el procesamiento digital de señales ya que el

medir permite conocer. Si no medimos apropiadamente no seremos capaces de conocer el fenómeno y por

lo tanto no podremos resolver la problemática alrededor de dicho fenómeno.

2. OBJETIVOS

a. Conocer los principios fundamentales de la instrumentación, el acondicionamiento y la visualización

de las señales de los sensores utilizados.

b. Ser capaz de instrumentar y hacer mediciones adecuadamente en cualquier desarrollo experimental

que requiera de ser monitoreado en tiempo real.

c. Adquisición de datos vía conversión de señales de analógico a digital. d.Procesar datos digitalizados

con algoritmos matemáticos y DSP.

e. Creación de modelos matemáticos con técnicas que brinda la minería de datos, en especial con RNA.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. La instrumentación en la ciencia de los materiales

1.1 Introducción.

1.2 Transductores o Sensores

1.3 Características y consideraciones de las mediciones

1.4 Eliminación de señales indeseables.

Capítulo 2. Transductores, acondicionamiento de señales

2.1 Temperatura,

2.2 Movimiento, posición y aceleración

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117

2.3 Presión, deformación

2.4 Nivel, flujo.

Capítulo 3. Lenguaje de programación grafico

3.1 LabVIEW y sus funciones más comunes, Técnicas de Edición

3.2 Crear Subrutinas en LabVIEW, Lazos, Gráficos I

3.3 Arreglos y Conjuntos, Gráficos II, Gráficos III

3.4 Cadenas y archivos de E/S, Case, Sequence, Estructuras, nodos formula

3.5 Drivers (GPIB, VXI, RS232C, VISA, TCP/IP, DAQ).

Capítulo 4. Operaciones de adquisición de datos (DAQ)

4.1 Componentes principales de un sistema DAQ,

4.2 Tipos de señales,

4.3 Aterrizado de señales y mediciones,

4.4 Consideraciones en operaciones de E/S (I/O),

4.5 Características de los VI`s para operaciones DAQ,

4.6 Entradas analógicas,

4.7 Formatos para bases de datos en operaciones DAQ.

Capítulo 5. Procesamiento digital de señales.

5.1 Generación de señales,

5.2 Procesamiento de señales,

5.3 Aleasing, teorema de Nyquist,

5.4 Filtrado digital y ventaneo,

5.5 Señales en el dominio de la frecuencia,

5.6 Wavelets,

5.7 Integración, THD, FFT, Gabor, etc.

Capitulo 6. MathScript y LabVIEW Signal Express

4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso está preparado para ser presentado con ayuda de presentación Power Point y Prezi. Cada

vez que se termina un tema se entrega la presentación correspondiente con la finalidad de que el

alumno repase la clase.

• Se entrega al estudiante notas del curso preparado y editado en computadora por el profesor, de

tal manera que no haya necesidad de recibir dictados o transcribir esquemas y escritos.

• A lo largo del curso y como parte del horario de clase se trabajarán sesiones tutórales, en las cuales

se ayuda al estudiante a resolver dudas o problemas concretos relacionados con la materia vista en

clase.

• Cuando el curso se encuentre en un 50% de avance se entregará un proyecto, experimental y un

mes antes de terminar el curso se definirán los proyectos de investigación, éstos estarán orientados

al uso de las diferentes técnicas numéricas vistas en el curso y del lenguaje de programación HiQ.

Los proyectos estarán orientados al Diseño de modelos matemáticos a partir de información

experimental, En el proyecto final el modelo alternativo estará basado en el empleo de las redes

neuronales artificiales.

• El alumno desarrollará una serie de prácticas encaminadas al desarrollo de instrumentos virtuales.

Podrán ser elaboradas en la computadora personal y en los diferentes laboratorios del IIMM. Las

prácticas serán, entre otras:

a. Conversión de grados °C a grados °F de una señal simulada y real usando termopares.

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b. Simulación de tarjetas DAQ para diferentes tipos de señales,

c. Control de calentamiento-enfriamiento, señales de alarma, etc.

d. Gráficos de señales múltiples,

e. Arreglos; vectores y matrices.

f. Generación de señales; sencillas y múltiples, ruido, etc.

g. Muestreo, teorema de Nyquist, etc.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACION

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Presentación de tareas 25%

- Examen de medio semestre 25%

- Examen de fin de semestre 25%

- Proyecto de fin de semestre 25%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Patrick H. Garrett

Advanced Instrumentation and Computer I/O Design

IEEE PRESS, 1994

Barry E. Paton

Sensors, Transducers, & LabVIEW

Prentice Hall PTR, 1999

Jeffrey Y. Beyon

Labview Programming, Data Acquisition An Analysis

Prentice Hall PTR, 2001

Richard L. Burden, J. Douglas Faires

Numerical Analysis

9th Edition, 2010, Brooks/Cole, CENEGAGE Learning

Paul Horowitz, Winfield Hill

The Art of Electronics

Second edition, Cambridge University Press, 1989

Jeffrey Travis, Jim Kring

LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun

3rd Edition, Publisher: Prentice Hall, 2006

Page 119: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Hidrometalurgia

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerrequisito:

1. INTRODUCCIÓN

El tema central en este curso es el tratamiento de diferentes minerales por vía hidrometalúrgica, que implica

el uso de reactivos en medios acuosos para lograr recuperar las especies de valor, teniendo particular interés

en la industria minera del país. En la primera parte del curso se analizan las etapas involucradas en el proceso

desde un punto de vista termodinámico y de equilibrio químico. Se da particular enfoque en la

representación gráfica de varias reacciones de interés para mostrar su relación con la estabilidad de

minerales en dichos sistemas. Durante el curso también se abordan las etapas del proceso hidrometalúrgico

como la lixiviación, precipitación y otros procesos de separación. Se analizan de manera particular la

lixiviación de diferentes minerales (óxidos, sulfuros y metales preciosos). Finalmente se estudiarán sistemas

hidrometalúrgicos a nivel industrial.

2. OBJETIVO

Al final del curso, el estudiante será capaz de entender y discutir los procesos entre minerales y medios

acuosos pudiendo analizar las variables del sistema, así como aplicar el equilibrio químico y termodinámico

a los diferentes procesos unitarios de la hidrometalurgia.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción a la Hidrometalurgia

1.1 Panorama de la industria Minero-Metalúrgica en México

1.2 Importancia de la Hidrometalurgia

1.3 Procesos Unitarios en Hidrometalurgia

Capítulo 2. Equilibrio Químico y Termodinámico

2.1 Equilibrio químico

2.2 Iones Metálicos en solución acuosa

2.3 Formación de iones complejos

2.4 Ligandos de iones metálicos

2.5 Precipitación de iones

2.6 Diagramas de distribución de especies

2.7 Equilibrio Termodinámico

2.8 Diagramas de Eh-pH (de Pourvaix)

Capítulo 3. Lixiviación

1.1 Definición

1.2 Sistemas de lixiviación

1.3 Agentes lixiviantes

1.4 Variables relevantes en la lixiviación

1.5 Cinética de la lixiviación

1.6 Lixiviación de Óxidos

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1.7 Lixiviación de Sulfuros

1.8 Lixiviación de Metales Preciosos

1.9 Biolixiviación

1.10 Tratamiento de lixiviados para recuperación de especies de valor.

Capítulo 4. Precipitación

4.1 Fenómenos de precipitación

4.2 Cementación

4.3 Cristalización

Capítulo 5. Procesos de Separación

5.1 Extracción por Disolventes

Capítulo 6. Hidrometalurgia a escala industrial

6.1 Proceso Hidrometalúrgico del Cobre

6.2 Proceso Hidrometalúrgico del Oro

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

El desarrollo del curso será llevado a cabo mediante la utilización de material de apoyo (presentación Power

Point) realizado por el profesor que se encontrará disponible para el estudiante. El estudiante participará a

lo largo del curso con la presentación de uno de los temas y para lograr una mejor comprensión del curso,

se recurrirá al análisis y discusión de artículos científicos proporcionados por el profesor.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 60%

- Discusión de artículos 30%

- Tareas 10%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Pourbaix, M.

Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions,

National Association of Corrosion Engineers

Houston, 1974.

Wadsworth M. E.

Unit processes in Hydrometallurgy,

Ed. Gordon and Breach

New York, 1964.

Gill C. B.

Metalurgia Extractiva No-Ferrosa,

Noriega Editores

México, 1989.

Domic E.

Hidrometalurgia: fundamentos, procesos y aplicaciones

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121

Editorial Null

Santiago de Chile, 2001.

Habashi F.

Principles of Extractive Metallurgy.

Gordon & Breanch

New York, 1980.

Gupta C.K. y Mukherjee, T.K.

Hydrometallurgy in Extraction Processes, Vol. 2

CRC Press

New York, 1990

Rosenqvist T.

Principles of Extraction Metallurgy

Mc GrawHill

Michigan, 1983.

Gupta C.K.

Chemical Metallurgy: Principles and Practice

Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA

Alemania, 2003

Shlesinger M. E., King, M. J., Sole K. C., Davenport W. G.

Extractive Metallurgy of Copper

Elsevier

London, 2011

Page 122: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

122

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Fundición

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerrequisito:

1. INTRODUCCIÓN

Se analizan los principales procesos de fundición actuales como: colada en arena, a la espuma perdida, a la

cera perdida, colada en moldes metálicos, colada a presión, etc. Se considera al proceso de fundición como

un problema de flujo de fluidos y de calor y desde ese punto de vista se analiza el diseño de moldes en

función de propiedades físicas de los materiales tanto del molde como del metal líquido a colar, con el

propósito de obtener piezas sanas. Se toma en cuenta la problemática de la fundición incluyendo variables

internas y externas al proceso de fundición. Se detalla el origen de los posibles defectos en piezas coladas y

las estrategias para tratar de evitarlos. Se analizan las microestructuras obtenidas directamente de colada en

materiales como hierro colado y aluminio y se analizan las estrategias para generar la estructura más

adecuada.

2. OBJETIVO

Que el estudiante sea capaz de diseñar un molde para fundir cualquier pieza por complicada que esta sea,

tomando en consideración el material a fundir, el material del molde, la contracción del metal durante la

solidificación, el cálculo del sistema de alimentación y mazarotas adecuado.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.1 Fabricación de piezas por fundición

1.2 Diseño del proceso

1.3 Diseño de modelos

1.4 Prototipo rápido

Capítulo 2. Procesos de fundición en arena

2.1 Clasificación de las arenas para fundición

2.2 Resistencia de la arena en verde

2.3 Permeabilidad y compactabilidad

2.4 Moldeo y arena para corazones

2.5 Reciclado de arena y vida útil

Capítulo 3. Otros procesos de fundición

3.1 Colada de precisión

3.2 Rheocolada y thixoformado

3.3 Espuma perdida

3.4 Colada en moldes permanentes

3.5 Colada a la cera perdida

Capítulo 4. Fusión de metales y aleaciones

4.1 Fusión en hornos de cubilote

4.2 Fusión en hornos eléctricos

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Capítulo 5. Flujo de fluidos y diseño de sistemas de alimentación

5.1 Ley de la conservación de masa y energía (ley de Bernoulli)

5.2 Tiempo de llenado del molde

5.3 Presión en el sistema de alimentación

5.4 Cálculo de alimentadores

5.5 Fluidez del metal fundido

5.6 Solidificación de piezas

5.7 Factores intrínsecos y extrínsecos

5.8 Solidificación dendrítica

5.9 Producción de defectos

5.10 Tratamiento térmico después de la solidificación

5.11 Calor latente de solidificación

5.12 Transferencia de calor (Primera ley de Fick)

Capítulo 6. Contracción y diseño de mazarotas

6.1 Contracción durante la solidificación

6.2 Macrocontracción

6.3 Microscontracción

6.4 Diseño de mazarotas

6.5 Localización de mazarotas

Capítulo 7. Colada contínua y semicontinua

7.1 Colada continua del acero

7.2 Colada semicontinua de aluminio

7.3 Microstructura de colada continua y semicontinua

Capítulo 8. Solidificación en sistemas binarios

8.1 Solidificación de equilibrio

8.2 Solidificación de no-equilibrio

8.3 La ecuación de Scheil

Capítulo 9. Aleaciones de aluminio

9.1 Procesos de fundición

9.2 Microestructura

9.3 Refinamiento de grano (procesos de inoculación)

9.4 Endurecimiento por envejecido

Capítulo 10. Hierro colado

10.1 Equlibrio Fe-C-Si

10.2 Hierro Gris

10.3 Hierro Nodular

10.4 Hierro Blanco

Capítulo 11. Defectos en piezas coladas

11.1 Gases

11.2 Juntas frías

11.3 Esfuerzos residuales

11.4 Inclusiones

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5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 50%

- Tareas y proyecto de fundición 50%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Karl B. Rundman,

Metal Casting.

Dept. Mat. Sci. and Eng.,

Michigan Tech. University

C.F. Walton and T.J. Opar Editors

Iron Castings Handbook

Iron Casting Society, Michigan, 1981

C. Ammen

The complete handbook of sand casting.

McGraw-Hill, New York 1981

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125

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Fisicoquímica de la Flotación

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: Termodinámica, Procesamiento de Minerales

1. INTRODUCCIÓN

Como definición la fisicoquímica es la parte de la química que estudia las propiedades de la materia, las

leyes de la interacción química y las leyes que la gobiernan. También es conocido que esta disciplina se

sustenta en experimentos controlados que aportan datos para su análisis termodinámico y cinético, de

manera tal que es posible definir o conocer procesos globales y sus etapas unitarias

El manejo adecuado de los datos experimentales permite al ingeniero diseñar o escalar procesos de

laboratorio a escala industrial, e incluso transferir tecnología (aplicaciones no minerales de la flotación).

En el caso de la flotación de minerales, la fisicoquímica de superficie juega un papel preponderante desde

el punto de vista de mojabilidad; por ejemplo, los minerales oxidados de plomo observan mayor dificultad

para ser flotados en comparación con los sulfuros de plomo, debido a la interacción entre las moléculas de

agua y el carácter hidrófilo de las partículas fracturadas. Por otra parte, la humectación fisicoquímica de las

especies sólidas (formación de ciertas capas de agua), crean ciertas condiciones que dificultan la adherencia

de los colectores a la superficie de los sólidos que se pretenden separar selectivamente por flotación,

disminuyendo la eficiencia del proceso.

Este curso introduce a los estudiantes del posgrado en metalurgia y ciencias de los materiales al campo de

la flotación, iniciando con la definición de conceptos fundamentales fisicoquímicos que tienen que ver con

la flotación, y describiendo la aplicación de estas teorías básicas a las aplicaciones específicas y prácticas

de concentración de minerales por flotación.

2. OBJETIVO

Presentar y discutir el papel de la fisicoquímica en las distintas aplicaciones de la operación de concentración

por flotación en sistemas minerales y no minerales.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Conceptos

1.1 Teoría de la flotación

1.2 Potencial zeta y la teoría de la doble capa eléctrica

1.3 Adsorción física y adsorción química

1.4 Aplicaciones minerales y no minerales de la flotación

Capítulo 2. Química de la flotación

2.1 Reactivos de flotación

2.2 Tio-compuestos, compuestos ionizables no-tio

2.3 Compuestos no iónicos

Capítulo 3. Casos prácticos de flotación

3.1 Flotación de sulfuros

3.2 Flotación de óxidos

3.3 Aplicaciones no minerales

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3.4 Diseño de circuitos de flotación

Prácticas de laboratorio

Práctica 1. Medición del potencial zeta a partículas Práctica 2. Flotación de minerales oxidados y sulfuros

Práctica 3. Flotación de especies no-minerales

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El curso se impartirá en un aula apropiada con proyector de diapositivas y pintarrón. Se impartirán

dos sesiones por semana, de tres horas cada una.

• Dos horas adicionales por semana se destinan para la aclaración de dudas y discusión de problemas,

artículos y reportes de prácticas de laboratorio.

• El aprendizaje se reforzará mediante la elaboración de notas del curso y al efectuar cuatro prácticas

de laboratorio que induzcan que el estudiante aplique los conocimientos impartidos en clase.

• Al final de cada capítulo se aplicará un examen de conocimientos. Para que el estudiante se haga

merecedor a presentar cada examen, éste deberá haber acudido al menos al 80% de las sesiones en el

salón y haber acudido a todas las prácticas.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Problemas resueltos 25%

- Prácticas de laboratorio 25%

- Discusión de artículos 25%

- Promedio general de exámenes 25%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Gilbert. W. Castellan

Fisicoquímica

2a edición. Addison-Wesley Longman editors

Finch J. and Dobby G. S. Column Flotation

Pergamon Press

Pourbaix, M. J. N.

Thermodynamics of Dilute Solutions.

E. Arnold, London.

Hamer, W. J.

The Structure of Electrolytic Solutions

Wiley, New York

Darken, L. S., Gurry, R. W. Physical Chemistry of Metals McGraw Hill, New York.

Denbigh, K. G.

The Principles of Chemical Equilibrium

Cambridge, New York.

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127

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Fenómenos de Transporte Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito: Matemáticas

1. INTRODUCCIÓN

En el presente curso de fenómenos de transporte, se pretende dar una amplia explicación y aplicación de los

tres temas contemplados en el curso sobre transporte de momento, transporte de energía y transporte de

masa, a los estudiantes de la maestría en Metalurgia y Ciencia de los Materiales, puesto que los medios

utilizados donde se pueden analizar estos tres fenómenos de transporte son medios continuos y parte

molecular de los procesos, fundamentales en la investigación de las diferentes áreas de la metalurgia y

ciencia de los materiales, para una mejor comprensión e interpretación de los mecanismos que se llevan a

cabo en cada uno de los procesos utilizados en los diferentes proyectos de investigación a realizar en las

diferentes áreas de investigación contempladas dentro del programa de la maestría.

Por otra parte, este curso servirá como parte introductoria del modelado matemático y simulación de los

diferentes proyectos de tesis realizados por los estudiantes, puesto que conocerán el método de

establecimiento de las ecuaciones diferenciales que se acoplan a su sistema experimental, para resolverlas

en forma numérica y poder hacer una simulación teórica correspondiente y de esta forma puedan

cumplimentar en forma más precisa su proyecto correspondiente.

2. OBJETIVO

El objetivo del presente curso es ofrecer un conocimiento básico sobre los principales fenómenos de

transferencia de momento, transferencia de energía y transferencia de masa, en donde el estudiante conocerá

el establecimiento de las ecuaciones diferenciales parciales de segundo orden, así como las ecuaciones

diferenciales ordinarias de segundo orden, que describen el comportamiento de los sistemas que implican

los tres fenómenos de transferencia antes mencionados y sirven para modelar y simular su comportamiento

en forma teórica, siendo la base de los Softwares de simulación, que en la actualidad se utilizan en

investigación, fabricación y la docencia.

3. CONTENIDO

Parte 1. Dinámica de fluidos

Capítulo 1. Propiedades de los fluidos

1.1 Tipo de flujo de fluidos

1.2 Fluidos newtonianos

1.3 Viscosidad de los gases

1.4 Viscosidad de los líquidos

1.5 Fluidos no Newtonianos

Capítulo 2. Balance de momento y flujo laminar

2.1 Balance de Momento

2.2 Flujo de un film cayendo

2.3 Flujo entre dos placas paralelas

2.4 Flujo a través de un tubo circular

2.5 Ecuación general del momento

2.6 Ecuación de conservación del momento en coordenadas curvilíneas.

2.7 Aplicación de las ecuaciones de Navier Stokes.

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128

2.8 Solución de ecuaciones diferenciales mediante diferencias finitas.

Capítulo 3. Flujo turbulento y resultados experimentales

3.1 Factor de fricción para flujo en tuberías

3.2 Flujo en conductores no circulares

3.3 Flojo sobre cuerpos sumergidos

3.4 Flujo a través de camas de sólidos

3.5 Lechos fluidizados

Capítulo 4. Balance de energía aplicado en fluidos

4.1 Conservación de la energía.

4.2 Perdidas por fricción en conductores rectos.

Parte 2. Transporte de energía

Capítulo 5. Ley de Fourier y la conductividad térmica de los materiales

5.1 Ley de Fourier y la conductividad térmica

5.2 Conductividad térmica de gases

5.3 Conductividad térmica de sólidos

5.4 Conductividad Térmica de líquidos

5.5 Conductividad térmica en volumen de materiales

Capítulo 6. Transferencia de calor y la ecuación de la energía

6.1 Transferencia de calor con convección forzada

6.2 Transferencia de calor en flujos laminares, con convección forzada sobre una placa plana.

6.3 Transferencia de calor con convección natural

6.4 Conducción de calor

6.5 Ecuación general de la energía

6.6 Ecuación de la energía en coordenadas curvilíneas.

6.7 Introducción al elemento finito en una dimensión

Capítulo 7. Conducción de calor en sólidos

7.1 Ecuación de la energía para conducción

7.2 Sistemas de una dimensión en estado estable

7.3 Sistemas de flujo de calor en dos dimensiones en estado estable.

7.4 Sistemas en estado transiente, para dimensiones finitas.

7.5 Sistemas transientes, para dimensiones infinitas y semi-infinitas

7.6 Problemas multidimensionales simples.

Capítulo 8. Transferencia de calor por radiación

8.1 Características básicas

8.2 Radiación de un cuerpo negro y emisividad.

8.3 Distribución de energía y fuerza de emisividad

8.4 Cuerpos negros y absobancia

8.5 Radiación combinada con convección

Parte 3. Transporte de masa

Capítulo 9. Ley de Fick y difusividad en materiales

9.1 Definición de flujo y primera ley de Fick

9.2 Difusión en sólidos

9.3 Difusión en sólidos no metálicos

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129

9.4 Difusión en líquidos

9.5 Difusión en gases

9.6 Difusión a través de porosidades

Capítulo 10. Difusión en sólidos

10.1 Experimentos de difusión en estado estable.

10.2 Experimentos en estado transiente

10.3 Soluciones de sistemas finitos

10.4 Homogenización de aleaciones

10.5 Recubrimiento de superficies

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

El curso está totalmente preparado con notas que se le entregan al estudiante en archivo PDF al principio

del curso y las exposiciones se efectúan en Power Point, con la finalidad de que el estudiante tome el mínimo

de notas durante el desarrollo del curso y pueda ser más crítico que receptor, ya que cuenta con el material

del curso, así como con la bibliografía complementaria correspondiente que se le entrega al inicio del curso.

Por otra parte, durante el desarrollo del curso se les presentan simulaciones realizadas en el Software

ANSYS, realizadas por el profesor, sobre transporte de momento, transporte de energía y transporte de

masa, en las áreas de fundición, soldadura y tratamientos térmicos de cementación y nitruración etc.

También, el estudiante durante el curso realiza la solución de problemas teóricos y los compara al final del

curso con la realización de un proyecto grupal teórico experimental, en donde aplica lo aprendido durante

la realización del curso, sobre el establecimiento de las ecuaciones diferenciales parciales de segundo orden,

simulándolo en el Software de MAT-AB y comparando los resultados teóricos obtenidos con los obtenidos

experimentales, en donde utiliza diversas técnicas de caracterización con la infraestructura disponible en el

IIM.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

El estudiante debe de acreditar como mínimo el 80% de la puntuación contemplada en el sistema de

evaluación.

- Examen 50%

- Proyecto de laboratorio 20%

- Tareas y tutorías personalizadas 30%

6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

G. H. Geiger, D. R. Poirier

Transport phenomena in metallurgy

9th edition, Addison-Wesley Publishing Company, 2010

R. B. Bird, W. E. Stewart

Transport phenomena

10th edition, John Wiley, 2009

J. P. Holman

Heat transfer

10th edition, McGraw Hill, 2009

D. Basmadjian

Mass transfer principles and applications

CRC Press, 2010

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Ensayos no Destructivos Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerrequisito: Ninguna

1. INTRODUCCIÓN

Son técnicas de inspección que se utilizan para la detección y evaluación de las posibles discontinuidades

que puedan existir tanto en la superficie como en el interior de los materiales metálicos ( placa rolada,

material forjado, piezas de fundición, soldadura, etc.) que se emplean para la fabricación de recipientes

sujetos a presión, tanques atmosféricos, válvulas, árboles, cabezales, tubería, etc.; a estas técnicas se les

llama Pruebas No Destructivas porque al aplicarlas, los materiales no se destruyen ni se ven afectadas sus

propiedades físicas, químicas, mecánicas y/o características dimensiónales.

2. OBJETIVO

Familiarizar al estudiante con los principios fundamentales de la caracterización no destructiva en materiales

e introducirlos a las más importantes aplicaciones ingenieriles en este campo. Este curso cubrirá las técnicas

básicas en la aplicación de los ensayos no destructivos dentro del campo de la caracterización de los

materiales.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.1 Técnicas de inspección superficial

1.2 Técnicas de inspección volumétrica

1.3 Técnicas de inspección de la integridad

1.4 Ventajas de los Ensayos No Destructivos

1.5 Limitaciones de los Ensayos No Destructivos

1.6 Selección de Ensayos No Destructivos adecuado

Capítulo 2. Inspección visual

2.1 Requisitos de inspección visual

2.2 Herramientas de inspección visual

2.3 Ventajas de inspección visual

2.4 Limitaciones de inspección visual

2.6 Aplicaciones de inspección visual

Capítulo 3. Líquidos penetrantes

3.1 Requisitos de líquidos penetrantes

3.2 Herramientas de líquidos penetrantes

3.3 Ventajas de líquidos penetrantes

3.4 Limitaciones de líquidos penetrantes

3.5 Secuencia de líquidos penetrantes

3.6 Aplicaciones de líquidos penetrantes

Capítulo 4. Partículas magnéticas

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4.1 Requisitos de partículas magnéticas

4.2 Herramientas de partículas magnéticas

3.3 Ventajas de partículas magnéticas

3.4 Limitaciones de partículas magnéticas

3.5 Secuencia de partículas magnéticas

3.6 Aplicaciones de partículas magnéticas

Capítulo 5. Ultrasonido

5.1 Historia del ultrasonido

5.2 Estado del arte

5.4 Teoría del ultrasonido

5.3 Técnicas de contacto

5.4 Técnicas de inmersión

5.5 Equipo de ultrasonido

5.6 Ultrasonido convencional vs ultrasonido con arreglo de fase

5.7 Aplicaciones

5.8 Ventajas y limitaciones

5.9 Mediciones de espesores por métodos ultrasónicos

5.9 Determinación ultrasónica de constantes elásticas y propiedades en materiales

Capítulo 6. Prácticas de Ultrasonido

6.1 Mediciones de espesores por métodos ultrasónicos

6.2 Determinación ultrasónica de constantes elásticas y propiedades en materiales

6.3 Caracterización de defectos e imperfecciones en soldaduras

6.4 Determinación de la anisotropía en materiales

Capítulo 7. Emisión Acústica

7.1 Requisitos de emisión acústica

7.2 Herramientas de emisión acústica

7.3 Ventajas de emisión acústica

7.4 Limitaciones de emisión acústica

7.5 Secuencia de emisión acústica

7.6 Aplicaciones de emisión acústica

Capítulo 8. Códigos ASME y estándares

8.1. Inspección visual

8.2 Líquidos penetrantes

8.3 Partículas magnéticas

8.4 Ultrasonido

8.5 Ultrasonido con arreglo de fase

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Revisión de conceptos, análisis y solución de problemas en clase Lectura de material fuera de clase

Ejercicios fuera de clase (tareas) Investigación documental

Elaboración de reportes técnicos o proyectos Prácticas de laboratorio en una materia asociada

5. CRITERIOS Y PROCEDIMEINTO DE EVALUACIÓN

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La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

Louis Cartz, Nondestructive Testing, ASM International. ASNT Level II Ultrasonic Testing Method 2nd

Edition ASNT Level III Ultrasonic Method 2nd Edition Nondestructive Testing Handbook volume 1

Nondestructive Testing Handbook volume 8

Nondestructive Testing: Methods, Analyses & Applications Editor: Early N. Mallory pp.1-62 Nova Science

(2010).

Introduction to Nondestructive Testing: A Training Guide by Paul E. Mix (Jun 3, 2005) Handbook of

Nondestructive Evaluation by Charles Hellier (Mar 14, 2001)

Fundamentals of Structural Integrity: Damage Tolerant Design and Nondestructive Evaluation by A. F.

Grandt (Nov 3, 2003)

Non-Destructive Testing by B. HULL (Mar 19, 2012)

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133

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Elemento finito Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12 Materias prerequisito: Matemáticas

1. INTRODUCCIÓN

El método de elemento finito permite al estudiante analizar de manera confiable y con detalle muchos de

los problemas prácticos que se presentan en la ingeniería en general y particularmente en la metalurgia y

ciencia de materiales.

2. OBJETIVO

Que el estudiante:

1. Comprenda los principios del método de elemento finito (MEF);

2. Comprenda como trabaja el MEF, sus ventajas y limitaciones;

3. Desarrolle habilidad para formular, implementar, y verificar una formulación de elemento

finito para una aplicación de ingeniería dada.

4. Comprenda la estructura de los programas comerciales de MEF.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción al método de elemento finito

1.1 Introducción

1.2 Historia del MEF

1.3 Conceptos básicos de análisis matricial

1.4 Problemas discretos y problemas continuos

1.5 Programas comerciales

Capítulo 2. Método directo y método variacional

2.1 Definición

2.2 Introducción al método directo

2.3 Ejemplos

2.4 Analogías entre sistemas discretos

2.5 El enfoque variacional

Capítulo 3. Método de residuos ponderados (MRP)

3.1 Introducción

3.2 Métodos de residuos ponderados

3.3 Ejemplos y discusión

Capítulo 4. Problemas unidimensionales

4.1 Introducción

4.2 Problemas estáticos

4.3 Problemas térmicos

4.4 Problemas de mecánica de fluidos

4.5 Otros ejemplos de aplicación

Capítulo 5. Elementos unidimensionales avanzados

5.1 Introducción

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5.2 Elementos Lagrangianos

5.3 Integración numérica

5.4 Formulación isoparamétrica

5.5 Aplicación del elemento isoparamétrico a la ecuación de Poisson

5.6 Problemas

Capítulo 6. Armaduras y marco

6.1 Elemento barra 2D

6.2 Ejemplos

6.3 Elementos barra 3D

Capítulo 7. Elementos planos

7.1 Introducción

7.2 Problemas elásticos

7.3 Problemas de transferencia de calor

7.4 Ejemplos

Capítulo 8. Aspectos fundamentales de la sinterización

8.1 Efectos de la geometría

8.2 Microestructura y propiedades mecánicas

8.3 Transporte de materia

8.4 Sinterización de compuestos simples y multicomponentes

Capítulo 9. Análisis de problemas no lineales

9.1 Introducción

9.2 Ejemplos de problemas no lineales

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• El método de enseñanza es mediante exposición oral mediante diapositivas usando PowerPoint.

• Solución de problemas

• Discusión con el estudiante de los aspectos más finos en la aplicación del método de elemento

finito.

• Problemas de tarea

• Exámenes

• Proyecto de aplicación

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

Tareas 25%

Exámenes parciales 25%

Proyecto 20%

Examen final 30%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L.

El Método de los Elementos Finitos

4ª. Ed., McGraw Hill, Vol. I, 1995

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Bathe, K.J.

Finite ElementProcedures

Prentice-Hall, 1997

Y. W. Kwon.

The Finite Element Method Using MATLAB

CRC, 1997

Robert D. Cook, David S. Malkus, Michael E. Plesha, Robert J. Witt

Concepts and applications of finite element analysis. 4th Edition. John Wiley & Sons, 2001.

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136

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Corrosión Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito:

1. INTRODUCCIÓN

El fenómeno de la corrosión es un proceso que denota la destrucción de un metal por un proceso químico o

electroquímico, espontáneo pero controlable. Este problema se encuentra presente en todo tipo de industria

y dependiendo de las condiciones, sueles ser costoso en un proceso dependiente de la gravedad. El fenómeno

de la corrosión se manifiesta en diferentes formas, dependiendo de la interface en donde se efectúe, siendo

general o bien localizada, inducida por el medio ambiente o inducida por la presencia de especies

promotoras. La corrosión, es un problema, que requiere de un conocimiento firme del proceso, para formular

los procesos de protección adecuados para cada caso.

2. OBJETIVO

El objetivo general del curso es que el estudiante adquiera un firme conocimiento de los diferentes

mecanismos de la corrosión, así como de los agentes corrosivos. Tambien es importante que el estudiante

adquiera conocimiento de las diferentes técnicas de prueba de la corrosión, adquirirlas en el laboratorio.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Generalidades

1.1 Costo de la corrosión

1.2 Ingeniería de la corrosión

1.3 Definiciones de la corrosión

Capítulo 2. Electródica

2.1 Aspectos electroquímicos

2.2 Mecanismos electroquímicos

2.3 Tipos de celdas electroquímicas

2.4 Electrificación de una interfase

2.5 Doble capa eléctrica

2.6 Diferencia de potencial a través de la interfase electrificada

2.7 Interfases idealmente polarizables, no polarizables

2.8 Desarrollo de una escala de diferencia de potencial relativa

2.9 Medición de la diferencia de potencial de Volta en la interfase electrodo/solución

2.10 Transferencia de carga

2.11 Ecuación básica de electrodo, la ecuación de Butler-Bolmer

2.12 Cuantificación de la transferencia de carga

2.13 Trafico de electrones en la interfase

Capítulo 3. Principios de corrosión

3.1 Expresiones de velocidad de corrosión

3.2 Polarización

3.3 Pasivación

3.4 Efectos del medio ambiente

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3.5 Aspectos metalúrgicos

Capítulo 4. Formas más comunes de la corrosión

4.1 Corrosión uniforme

4.2 Corrosión galvánica

4.3 Corrosión en cavidades

4.4 Corrosión por picado

4.5 Corrosión intergranular

4.6 Corrosión selectiva

4.7 Corrosión por erosión

4.8 Corrosión bajo tensión

Capítulo 5. Principios de la teoría moderna

5.1 Termodinámica y corrosión

5.2 Densidad de corriente de intercambio

5.3 Polarización por activación

5.4 Polarización por concentración

5.5 Polarización combinada

5.6 Mezcla de electrodos

5.7 Pasivación

Capítulo 6. Aplicaciones de la teoría moderna

6.1 Predicción del comportamiento de la corrosión

6.2 Efecto de los oxidantes

6.3 Efecto de la velocidad

6.4 Evaluación de aleaciones

6.5 Protección anódica y catódica

6.6 Extrapolación de Tafel

6.7 Polarización lineal

Capítulo 7. Pruebas de la corrosión

7.1 Clasificación

7.2 Propósitos

7.3 Preparación de pruebas

7.4 Técnicas de exposición

7.5 Interpretación de resultados

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

El desarrollo del curso será llevado a cabo mediante la utilización de material de apoyo (presentación Power

Point) realizado por el profesor que se encontrará disponible para el estudiante. El estudiante participará a

lo largo del curso con la presentación de uno de los temas y para lograr una mejor comprensión del curso,

se recurrirá al análisis y discusión de artículos científicos proporcionados por el profesor. El estudiante

realizará sesiones prácticas en el laboratorio para mejor entendimiento del uso de diversas técnicas de

evaluación de la corrosión.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 50%

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138

- Discusión de Artículos 20%

- Proyecto de Laboratorio 20%

- Tareas 10%

6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

Allen J. Bard and Larry R. Faulkner

Electrochemical Methods, Fundamentals and Applications

John Wiley & Sons. New York.

Mars G. Fontana, Norbert D. Green.

Corrosion Engineering

McGraw-Hill Book Co., New York

Herbert H. Uhlig

Corrosion and Corrosion Control

John Wiley & Sons Inc., New York.

Herbert H. Uhlig

The Corrosion Handbook

John Wiley & Sons Inc. New York.

Robert G. Kelly, John R Scully, David W Shoesmith & Rudolph G. Buchheit

Electrochemical Techniques in Corrosion Science and Engineering

CRC Press, Taylor & Francis Group.

Philippe Marcus & Florian Mansfeld

Analytical Methods in Corrosion Science and Engineering

CRC Press, Taylor & Francis Group.

Pierre R. Roberge

Handbook of Corrosion Engineering

Mc Graw-Hill.

Dominique L. Piron

The Electrochemitry of Corrosion

NACE International, Houston, TX. 1994.

Z. Szklarska-Smialowska

Pitting Corrosion of Metals

NACE International, Houston, TX 1986.

John O’M. Bockris and Amulya K. N. Reddy

Modern Electrochemistry, Vols. I y II

A Plenum/Rosetta Edition. New York.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Comportamiento Mecánico Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6= 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Prerrequisitos: Mecánica del Medio Continuo, Mecánica de materiales

1. INTRODUCCIÓN

El fenómeno de la corrosión es un proceso que denota la destrucción de un metal por un proceso químico o

electroquímico, espontáneo pero controlable. Este problema se encuentra presente en todo tipo de industria

y dependiendo de las condiciones, sueles ser costoso en un proceso dependiente de la gravedad. El fenómeno

de la corrosión se manifiesta en diferentes formas, dependiendo de la interface en donde se efectúe, siendo

general o bien localizada, inducida por el medio ambiente o inducida por la presencia de especies

promotoras. La corrosión, es un problema, que requiere de un conocimiento firme del proceso, para formular

los procesos de protección adecuados para cada caso.

2. OBJETIVO

Es de hacer que el estudiante pueda adentrarse al comportamiento mecánico de los materiales sujetos a

cargas estáticas y cíclicas, dislocaciones, fractura. El programa de este curso está dirigido a seguir los

siguientes objetivos:

1.- Dar al estudiante fundamentos que una vez dominados le sirvan como herramientas con las que

puedan diseñar y leer bibliografía en esta área de investigación.

2.- Poner de relieve la necesidad de un formato ordenado y sistemático para soluciones de problemas,

haciendo las suposiciones necesarias para resolverlos, seleccionando el material y considerando el

diseño de la parte componente de una estructura, ya sea una parte de una máquina o viga.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción.

1.1 Deformación en una dimensión.

1.2 Deformación multiaxial.

1.3 Esfuerzo.

1.3.1 Definición de esfuerzo

1.3.2 Esfuerzo multiaxial

1.4 Ensayos mecánicos

1.4.1 Ensayo de Tensión (Diagramas esfuerzo deformación).

1.4.2 Ensayos de dureza

1.4.3 Ensayo de tenacidad a la fractura.

Capítulo 2. Dislocaciones en cristales.

2.1 Teoría de dislocaciones.

2.1.1 El caso para dislocaciones.

2.1.2 Observación de dislocaciones.

2.2 El carácter de una dislocación.

2.2.1 Dislocación de borde.

2.2.2 Dislocación de tornillo.

2.3 Mecanismos de deformación

2.3.1 Esfuerzo y movimiento de dislocaciones

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2.3.2 Esfuerzo de corte resuelto crítico.

2.3.3 Deformación plástica en materiales policristalinos.

2.3.4 Deformación por TWINNING.

Capítulo 3. FUNDAMENTOS DE MFEL.

3.1 Conceptos de MFEL.

3.1.1 Modos de carga.

3.1.2 Factor de intensidad de esfuerzo.

3.1.3 Expresiones K para ciertos tipos de miembros agrietados

3.1.4 Principio de súper posición para modos combinados

3.2 Zona plástica en la raíz de una grieta.

3.3 Tenacidad a la fractura.

3.4 Crecimiento de grieta por fatiga da/dN versus K

4.1.1 Curva Sigmodal da/dN versus K.

4.1.2 Métodos de ensayo para crecimiento de grieta por fatiga con amplitud constante.

4.1.3 da/dN versus K para R = 0

3.5 Extensión plástica del MFEL mecánica de la fractura elástico plástica.

Capítulo 4. Ensayo de fatiga y el enfoque esfuerzo-vida.

4.1 Cargas de fatiga, máquinas de ensayo y especímenes.

4.1.1 Tipos de carga para fatiga.

4.1.2 Máquinas de ensayo por fatiga.

4.1.3 Especímenes para el ensayo de fatiga.

4.2 Curvas esfuerzo-vida (S-L).

4.2.1 Comportamiento general (S-N)

4.2.2 Limite a la fatiga bajo esfuerzo uniaxial totalmente reversible.

4.3 efecto del esfuerzo promedio en el comportamiento S-N.

4.4 Factores que influyen en comportamiento S-N.

4.4.1 Microestructura

4.4.2 Efecto del Tamaño

4.4.3 Terminado superficial

4.4.4 Frecuencia

4.5 Relación Representación y aproximación de las curvas S-N.

4.6 Ejemplos de estimación de vida siguiendo el enfoque S-N.

Capítulo 5. Deformación cíclica y enfoque deformación vida (ε-N)

5.1 Ensayo de tensión monotónico y comportamiento esfuerzo-deformación.

5.2 Métodos de deformación controlada

5.3 Deformación del material dependiente en el cíclico y comportamiento esfuerzo-deformación

cíclico.

5.4 Enfoque de estimación de vida basada en la deformación (ε-N)

5.5 Determinación de las propiedades deformación-vida.

5.5 Terminado superficial y otros factores que influyen en el comportamiento deformación-vida.

5.6 Que hacer y qué no hacer en el diseño.

Capítulo 6. Deformación de alta temperatura

6.1 Creep.

6.2 Parametro Larson-Miller

6.3 Criterio de falla Monkman-Grant.

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6.4 Creep y Mecanismos de relajacíon en materiales cristalinos.

6.5 Ley de potencia de Creep.

6.5 Mecanismos de difusión de creep.

6.6 Deslizamiento de la frontera de grano.

6.7 Recristalizacion dinámica.

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

El desarrollo del curso será llevado a cabo mediante la utilización de material de apoyo Exposición del

maestro utilizando el pizarrón, computadora y cañón (presentación Power Point) realizado por el profesor

que se encontrará disponible para el estudiante. El estudiante participará a lo largo del curso con la

presentación tareas en exposición frente al grupo, se recurrirá al análisis y discusión de artículos de

problemas tipo entregados por el profesor. El estudiante realizará sesiones prácticas en el laboratorio en

pruebas mecánicas en materiales.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

30% examen final

30% examen de medio

20% prácticas de laboratorio (2-3 prácticas, 1 semana para entregar)

20% Tareas (4-6 tareas asignadas, 1 semana para entregar)

6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

1.- Mechanical Behavior of Materials, Keith Bowman, John Wiley, 2004.

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Cerámica y Refractarios Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerrequisito: Química general

1. INTRODUCCIÓN

Las propiedades características de los materiales cerámicos ejemplificados por su alta dureza, son un reflejo

del tipo de unión entre los átomos asi como de su estructura ó de la forma en que los átomos se empaquetan.

El tipo de enlace entre los átomos de las cerámicas usualmente consiste de una combinación de enlaces

iónicos y covalentes. El enlace iónico que ocurre entre un metal y un no-metal es derivado de atracciones

electrostáticas entre los átomos y es fuertemente direccional. El enlace covalente ocurre entre dos no-metales

é involucra uniones derivadas de electrones compartidos entre los átomos respectivos. Estos tipos de enlaces

dan como resultado que las cerámicas presenten propiedades sobresalientes de alta dureza y rigidez, altos

puntos de fusión, baja expansión térmica y alta resistencia química entre otras; Dichas propiedades dictan

las aplicaciones respectivas en las industrias de abrasivos, refractarios, anticorrosión etc. El curso revisa

toda la gama de materiales cerámicos haciendo énfasis especial en los materiales refractarios desde la óptica

del refractario como un insumo fundamental en la industria procesadora de los metales. Se incluye también

una revisión actualizada sobre las nuevas tecnologías de las cerámicas avanzadas tomando como base el

binomio microestructura-propiedades. Los tipos de cerámicos revisados incluyen: Refractarios, vidrios,

arcillas, cementos y cerámicas semiconductoras.

2. OBJETIVO

El objetivo general de este curso es que el estudiante desarrolle una comprensión cabal de la naturaleza, las

propiedades y las limitaciones de los materiales cerámicos de forma tal que sea capaz de desarrollar

cerámicos en el laboratorio asi como diseñarlos y conjuntarlos con otros materiales para aplicaciones

específicas. Deberá también adquirir un conjunto de técnicas metodológicas relacionadas con la ingeniería

y ciencia cerámicas asi como, la capacidad de entender y consultar la bibliografía especializada de los

materiales cerámicos.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.1 Programa y contenido, definiciones, clasificación de las cerámicas, ejemplos y aplicaciones.

1.2 Materiales refractarios, regla de las fases, diagramas de equilibrio ternario.

1.3 Clasificación de refractarios en base a su composición. Acidos,sílica, zirconia. Neutros, carbón

cromita, alúmina. Básicos, magnesia, dolomita, cromita.

1.4 Clasificación de los refractarios en base a su método de manufactura. Prensados en seco,

fundidos y Moldeados, moldeados a mano, unión química, refractarios en polvo.

1.5 Clasificación de los refractarios en base a su forma física. Ladrillos refractarios, refractarios

monolíticos.

1.6 tipos de refractarios. Densos, aislantes.

1.7 Selección de refractarios en servicio y aplicaciones en la industria.

Capítulo 2. Microestructura y propiedades de los materiales refractarios

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2.1 Refractarios de silica. Materias primas y fabricación. Modificaciones alotrópicas de la silica.

Ladrillos de silica. Propiedades. Usos.

2.2 Refractarios de alúmina. Materias primas y el proceso Bayer. Liga fosfórica. Ladrillos de

alúmina propiedades y aplicaciones.

2.3 Refractarios alumino-silicatados. Arcillas, refractarios de mullita, microestructura,

propiedades y aplicaciones en la industria.

2.4 Refractarios de magnesita. Materias primas de origen natural y sintético, Magnesita sinterizada

y fundida. Propiedades y aplicaciones.

2.5 Refractarios de dolomita. Materias primas, reacciones de estabilización, Propiedades y

aplicaciones.

2.6 Refractarios especiales de naturaleza oxídica y no oxídica. Fabricación microestructura y

propiedades.

2.7 Materiales aislantes. Materias primas, fabricación y propiedades.

2.8 Aplicaciones

Capítulo 3. Materiales arcillosos y cementos

4.1 Arcillas y caolines, minerales en arcillas arcillas, silica, feldespatos, cerámicas triaxiales

4.2 Procesos de conformado en cerámicas, colada, conformado plástico, bajo presión,

4.3 Procesos de secado y sinterización, reacciones de secado, reacciones de sinterización y

posteriores

4.4 Procedimientois de esmaltado y decoración

4.5 Productos estructurales de arcillas,cuerpos blancos, porcelanas, esteatitas.

4.6 Cementos, materias primas, producción del clinker, fases presentes en el clinker y reacciones

dentro del Horno rotatorio, investigación del clinker.

4.7 Materiales cementicios, escorias de la industria metalúrgica, puzolanas.

4.8 Reacciones de hidratación en cementos, endurecimiento y fraguado, hidratación del cliker,

tipos de cementos.

Capítulo 4. Materiales vítreos

3.1 Historia, estructura y formación del vidrio,

3.2 Fundición del vidrio. Materias primas, fusión, refinación, enfriamiento, vidrio flotado.

3.3 Tipos de vidrios. Boratos, fosfatos, homogéneos, heterogéneos, coloreados.

3.4 Propiedades de los vidrios. Densidad, expansión térmica, conductividad térmica, dureza,

resistencia mecánica, estabilidad química, propiedades ópticas y eléctricas.

3.5 Cerámica-vídrio

3.6 Fibras vítreas.

3.7 Aplicaciones

Capítulo 5. Cerámicas para materiales compuestos

5.1 Definición y clasificación de los materiales compuestos de matríz metálica (MMC) y de matríz

cerámica (CMC).

5.2 Cerámicos usados en reforzamiento de MMC. Cerámicos usados en matríces cerámicas y en

reforzamiento de CMC. Sistemas basados en óxidos y no-óxidos.

5.3 Microestructura/comportamiento a la fractura de fibras cerámicas reforzantes,

5.4 interfaces fibras matriz cerámica.

5.5 Ejemplos de sistemas cerámicos óxidos y no-óxidos CMC y MMC.

5.6 Criterios de estabilidad de uniones cerámico/cerámico y cerámico/metal.

5.7 Propiedades de materiales cerámicos más comunes usados en el diseño de materiales

compuestos.

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Capítulo 6. Cerámicas semiconductoras

6.1 Conductores, aislantes, semiconductores. El modelo de bandas

6.2 Mecanismos de conducción en semiconductores

6.3 Generación y recombinación de portadores de carga

6.4 Tipos de semiconductores, Superficies semiconductoras, La estructura MIS

6.5 Contactos metal-semiconductores. Diodos y transistores

6.6 Producción, nano estructura, propiedades de películas delgadas de óxidos y no óxidos.

6.7 Dopaje, difusión, oxidación térmica, metalización.

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Se utilizarán extensamente los recursos de internet de sitios especializados en materiales cerámicos

• El curso está totalmente preparado para ser ofrecido con ayuda de presentación Power Point.

• Se facilitará al estudiante las notas del curso preparadas y editadas en computadora por el profesor

• Durante el curso se hará uso de videos experimentales é información práctica

• A lo largo del curso y como parte del horario de clase se trabajarán sesiones con participación

activa del estudiante, en las cuales se ejercitará la materia vista en clase. Dichos tutorales tienen

valor en la calificación final

• El estudiante efectuará prácticas de laboratorio con valor incidente en la calificación final

5. CRITERIOS Y PROCEDIMEINTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 50%

- Prácticas de Laboratorio 20%

- Tareas y tutorías 30%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

W.D. Kingery Introduction to ceramics

John Wiley. 1960

J.H. Chesters

Refractories Production and Properties

David Brown Book Company. London.1973

Ralph Rieder

Interfaces in materials

John Wiley and Sons. Inc., New York. 1997

Anthony R. West

Solid State chemistry

J. Wiley e Sons 1990

W. Baumgart, A.C. Dunham. G. Christian Amstutz

Process Mineralogy of Ceramic Materials

Elsevier NY. 1984

D. W. Richerson

Modern Ceramic Engineering

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145

M. Dekker inc., 1990

J.S. Reed J.

Introduction to the principles of ceramic processing

Wiley e Sons. 1988

William Andrew

Ceramic Technology and Processing

Publishing/Noyes, 2002

G.P.Emiliani, F.Corbara Tecnología cerámica, vol. 1-3 Faenza ed., 1999

I Wei Chen

Ceramics Science and Technology

NY Wiley- VCH. 2010

A.J. Moulson, J.M. Herbert

Electroceramics

Chapman and Hall 1990

Pulickel M. Ajayan, Linda S. Schadler, Paul V.Braun

Nano composite science and technology

NY Wiley – VCH.2003

Page 146: UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO...5 1. Introducción El programa de “Doctorado en Metalurgia y Ciencias de los Materiales” propuesto por el Instituto de Investigaciones

146

PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Cerámica Física Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias prerrequisito: Química general

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos años se ha producido una profundísima transformación en el campo de los materiales, en

general y de los materiales cerámicos en particular lo cual ha conducido al perfeccionamiento y la

diversificación de los productos cerámicos. Esta transformación se fundamenta en el conocimiento

científico y, específicamente en aquellos relacionados con la cerámica física la cual estudia la relación entre

la estructura el comportamiento y las propiedades de los materiales cerámicos, temas abordados en este

curso

2. OBJETIVO

Proporcionar al estudiante los fundamentos de la cerámica, desde su naturaleza, tipo de enlace, el origen de

la estructura y la influencia de esta sobre su comportamiento y propiedades y además proporcionar

herramientas para que puedan interpretar y predecir la distribución y evolución de la microestructura

mediante el uso de diagramas de equilibrio los cuales proporcionan un método para visualizar y luego

diseñar las estructuras para un mejor control de las propiedades de los cerámicos

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción

1.1 Situación actual de los materiales cerámicos

1.2 En comparación con otros materiales

1.3 En México

1.4 En el mundo

1.5 Clasificación de los materiales cerámicos

1.5.1 Tradicionales

1.5.2 Avanzados

1.5.3 Funcionales

Capítulo 2. Estructuras de la cerámica

2.1 Enlaces

2.1.1 Iónico

2.1.2 Covavalente

2.1.3 Metálico

2.1.4 Fuerzas Intermoleculares

2.2 Estructuras cristalinas

2.2.1 es de empaquetamiento Compacto

2.2.2 Estabilidad de los Cristales Iónicos

2.2.3 constante de Madelung

2.2.4 Reglas de Pauling

2.2.5 Estructuras FCC

2.2.6 Estructuras HCP

2.2.7 Estructuras tipo perovskita

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147

2.2.8 Estructura tipo espinela

2.2.9 Cerámicas covalentes

2.3 Estructura de los silicatos cristalinos

2.3.1 Relación oxígeno / silicio

2.3.2 Compuestos de sílice y laminares

2.3.3 Compuestos con cadenas de sílice

2.3.4 Pirosilicatos y ortosilicatos

2.4 Estructuras vítreas

2.4.1 Introducción

2.4.2 Estructura del vidrio

2.4.3 Composición del vidrio, reglas de Zacariasen

2.4.4 Rango de Transformación

2.4.5 Cristalización del vidrio, vitrocerámicos

Capítulo 3. Defectos en la cerámica

3.1 Clasificación de los defectos

3.2 Defectos puntuales y sus reacciones

3.3 Defectos lineales y planares

Capítulo 4. Diagramas de Equilibrio

4.1 Diagramas binarios

4.2 Proceso de Difusión

4.3 Diagramas ternarios

Capítulo 5. Comportamiento mecánico

5.1 Propiedades elásticas

5.2 Teoría de Griffith para la fractura

5.3 Tenacidad a la fractura

5.4 Resistencia de los materiales cerámicos

5.5 Mecanismos de reforzamiento

Capítulo 6. Propiedades Físicas (opcional)

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

El curso empleará diversos tipos de actividades para alcanzar su cometido. Las mismas se dividen

genéricamente en:

• Clases magistrales: Exposición oral a cargo del profesor sobre temas relevantes para el

conocimiento del alumno, no suficientemente esclarecidos en la bibliografía propuesta.

• Talleres de discusión: Para realizar un debate crítico sobre aspectos sustanciales de la disciplina

de la cerámica física, se asignará, una cantidad de bibliografía similar para cada estudiante, que

deberá ser analizada por el mismo y discutida en el grupo

• Trabajos de investigación: Se dará un ejercicio de investigación sobe aspectos de la cerámica física

sobre su proyecto de tesis. Deberá ser expuesto en clase y entregado por escrito

• Resolución de problemas. Se dejarán problemas para resolver de manera individual

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Deberán aprobar los exámenes, mismos que contará el 50 % de la calificación final, los problemas de tarea

20 %, el taller de discusión 15 %, y otro 15 % de la preparación y exposición de su trabajo de investigación

con el enfoque de la cerámica física

7. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

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148

W.D. Kingery, H.J. Bowen y D. R. Uhlmann

Introduction to Ceramics

John Wiley & Sons, Inc. New York; 1976

Yet Ming Chiang, Dunbar P. Birnie, III, W. David Kingery

Physical Ceramics, Principles for Ceramic Science and Engineering

John Wiley & Sons, Inc. New York; 1997

M. W. Barsoum

Fundamentals of Ceramics

Series in Materials Science and Engineering, Institute of Physics Publishing,

Bristol and Philadelphia, 2003

C. Barry Carter and M. Grant Norton Ceramic Materials: Science and Engineering

Springer 2007

Marc A. Meyers

Mechanical Behavior of Materials

Prentice Hall, Inc. 1999

Robert H. Doremus

Glass Science

John Wiley & Sons, Inc., 1994

Donald R. Askeland y P.P. Phulé Ciencia e Ingeniería de los Materiales Thomsom Editores, 2004

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Difracción de Rayos X

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: Cristalografía, Química y Física Básica, Fundamentos de ciencia de Materiales

1. INTRODUCCIÓN

El tema central de la Ciencia de los Materiales se enfoca en la relación que hay entre la estructura, el

procesamiento y las propiedades de los materiales. La gran cantidad de problemas que surgen en la ciencia

de los materiales y la tecnología a menudo dependen críticamente en la necesidad de caracterizar la

estructura, las fases, la deformación etc. La difracción de rayos X, es una de las herramientas más poderosas

para el estudio de la estructura de los materiales, ya que puede revelar indirectamente detalles de la

estructura interna, además da información precisa sobre la naturaleza y concentración de fases en muestras

policristalinas, determinación de estructuras, medición de esfuerzos, estudio de equilibrio de fases, medición

de tamaño de partícula, orientación cristalográfica etc.

2. OBJETIVO

Proporcionar al estudiante de los principios básicos de las técnicas de la difractometría de rayos X y su

correspondiente validación y utilidad en varias aplicaciones en el estudio de los materiales

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Elementos de cristalografía

1.1 Definiciones

1.2 Clasificación de los cristales

1.3 Planos y direcciones cristalográficos

Capítulo 2. OBTENCIÓN Y PROPIEDADES DE LOS RAYOS X

2.1 Origen de los rayos x

2.2 Espectro Característico

2.3 Espectro Continuo

2.4 Absorción

Capítulo 3.- GEOMETRÍA DE LA DIFRACCIÓN

3.1 Ley de Bragg

3.2 Direcciones de difracción

3.3 Red Recíproca y Difracción

3.4 Construcción de la Esfera de Ewald

3.5 Ecuaciones de Laue y la red recíproca

Capítulo 4. Intensidades de los haces difractados

4.1 Introducción

4.2 Dispersión por un electrón

4.3 Dispersión por un átomo

4.4 Dispersión por una celda unitaria

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4.5 Factor de estructura

4.6 Factor de multiplicidad

4.7 Factor de Lorentz

4.8 Factor de absorción

4.9 Factor de absorción

4.10 Factor temperatura

4.11 Intensidades de las líneas de los patrones de polvos

Capítulo 5. Métodos de difracción

5.1 Técnica de Laue

5.2 Técnica del monocristal rotatorio

5.3 Técnica de polvos o de Debye-Scherrer

Capítulo 6. Difractometría de polvos

6.1 Descripción del equipo

6.2 Preparación de muestras

6.3 Factores que afectan las mediciones de intensidad

6.4 Interpretación de los patrones de difracción

Capítulo 7. Aplicaciones y refinamiento por Rietvelt

7.1 Análisis de fases

7.2 Orientación de los cristales

7.3 Determinación de la estructura cristalina

7.4 Medición del parámetro de red

7.5 Análisis cuantitativo de fases

7.6 Tamaño de cristal

7.7 Análisis de esfuerzos

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

• Clases magistrales: Exposición oral a cargo del profesor sobre temas relevantes para el

conocimiento del alumno

• Exposición por parte de los alumnos: Exposición oral de un tema por parte de cada estudiante

• Talleres de discusión: Se formarán grupos y para los efectos de realizar un debate crítico sobre

aspectos sustanciales de la difracción de rayos X, se asignará por grupo en sesiones distintas,

una cantidad de bibliografía similar para cada uno de ellos, que deberá ser analizada por el

mismo. A partir de esta metodología, se espera que cada alumno lea un mínimo de 2 artículos

sobre el tema planteado, aportando a la discusión del grupo y de la clase lo aprendido a partir de

él.

• Notas del curso: El curso se impartirá en power point y software especializado para la indexación

de patrones de difracción (XPert) y Refinamiento (MAUD)

• Resolución de problemas: Solución de problemas por parte del profesor y se dejarán problemas

para resolver de manera individual por los alumnos

• Clases prácticas: Se realizarán al menos sesiones prácticas durante el curso, y los alumnos

deberán de entregar un reporte escrito de las mismas.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN

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151

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de los puntos:

- Exámenes 70%

- Tareas y presentaciones 25%

- Reporte de las prácticas 5%

6. BIBLIOGRAFIA RELEVANTE

Harold P. Klug and Alexander, X-ray diffraction procedures

John wiley & sons, 1973

Charles Kittel

Introduction to solid state Physics

John wiley & Sons, 1971

Lev S. Zevin and Giora Kimmel Quantitative x-ray diffractometry, Springer- Verlag, New York Inc.,1995

B. D. Cullity

Elements of x-ray diffraction

Addison Wesley publishing Company, 3a. Edición, 2001 http://drxp.info/2010/12/hanawalt-identificacion-

fases-drx/

Yoshio Waseda, E. Matsubara and K. Shinoda.

X- Ray Diffraction Crystallography

Springer-Verlag, 2011

Material Analysis Using Diffraction: MAUD

http://maud.radiographema.eu/

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Materiales Compuestos

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: No

1. INTRODUCCIÓN

Como respuesta a la demanda de materiales con características sumamente peculiares a emergido el campo

de los materiales compuestos. En la actualidad dichos materiales son la esencia de las nuevas tecnologías;

así se encuentra en pleno desarrollo el diseño de materiales compuestos a partir de materiales monolíticos

conocidos. Es por tanto trascendental que un estudiante de posgrado con especialidad en metalurgia y

materiales adquiera conocimiento de las capacidades de dichos materiales, su aplicación y métodos de

fabricación. En conjunto el amplio espectro de posibles combinaciones de materiales, las diferentes formas

de los refuerzos y los procesos de fabricación desde los más simples hasta los más sofisticados, permiten a

un especialista, con la filosofía de los materiales avanzados, producir materiales compuestos hechos a la

medida para cada aplicación específica.

2. OBJETIVO

El objetivo general es que el estudiante conozca las diferentes combinaciones de materiales que dan origen

a los materiales compuestos y sus técnicas de fabricación. Será capaz de distinguir las ventajas y desventajas

que estos presentan sobre los materiales monolíticos tradicionales, tanto estructurales como aquellos con

aplicaciones térmicas y electrónicas. El diseño de materiales para cada aplicación específica es materia del

curso.

3. CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción y definiciones

1.1 Materiales compuestos naturales

1.2 Definición y características

1.3 Ventajas y limitaciones de los materiales compuestos

1.4 Clasificación de los materiales compuestos

Capítulo 2. Materiales de refuerzo

2.1 Partículas

2.2 Fibras naturales

2.3 Fibras sintéticas

2.4 Refuerzos “whisker”

Capítulo 3. Interfases

3.1 Mojabilidad

3.2 Unión e interfaces en compuestos

3.3 Interacción interfacial

3.4 Ensayos de resistencia interfacial

Capítulo 4. Compuestos de matriz polimérica

4.1 Fabricación de PMCs

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4.2 Estructura y propiedades

4.3 Interfases en PMCs

4.4 Aplicaciones

Capítulo 5. Compuestos de matriz metálica (MMC)

5.1 Procesamiento de MMC

5.2 Reacción interfacial

5.3 Propiedades de los MMC

5.4 Aplicaciones

Capítulo 6. Compuestos de matriz cerámica (CMC)

6.1 Rutas de fabricación de los CMCs

6.2 Propiedades de CMC

6.3 Interfases

6.4 Aplicaciones

Capítulo 7. Compuestos de fibra de carbón

7.1 Fabricación de los compuestos

7.2 Interfases

7.3 Depositación química de vapor

7.4 Depositación en fase liquida

7.5 Aplicaciones

Capítulo 8. Propiedades mecánicas: resistencia, fractura, fatiga

8.1 Propiedades en compuestos con matriz polimérica (PMCs)

8.2 Propiedades en compuestos con matriz metálica (MMCs)

8.3 Propiedades en compuestos con matriz cerámica (CMCs)

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE • El curso será dictado en dos secciones de tres horas por semana.

• El curso consistirá en presentaciones del profesor empleando material didáctico con el cual se

cubra el programa del curso.

• Es necesario hacer uso de equipo de proyección, tal como proyecto de acetatos o computador y

cañón proyector, así como uso del pizarrón de apoyo.

• Los alumnos inscritos a la materia recibirán las notas del curso, con las cuales se tendrá un

seguimiento completo durante la clase.

• El curso incluye la participación del estudiante mediante el desarrollo de temas complementarios

referentes a la técnica de unión, caracterización interfacial, evaluación mecánica y aplicaciones de

los materiales unidos.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

La forma de evaluar comprende los siguientes porcentajes, debiendo acreditar como mínimo 80% del total

de puntos:

- Exámenes 70%

- Tareas y presentación 30%

6. BIBLIOGRAFÍA RELEVANTE

F. Matthews and R. Rawlings

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Composite Materials Engineering and Science

Ed, Chapman and Hall

N. Takada, L.M. Sheppard, J.I. Kun

Ceramic material systems with composite structures

The American Ceramic Society, Westerville Ohio

ASM Handbook

Engineered Materials handbook, Vol. 1. Composites

Metal Park, Ohio, 1989

K.K. Chawla

Ceramic matrix composites

Chapman & Hall, New York, U.S.A., 1993

J.L. Morán, J.M. Sánchez

Advanced topics in material science and engineering

Plenum Press, New York

I.M. Daniel and O. Ishai

Engineering mechanics of composites materials

Oxford University Press, New York, 1994

Bor. Z. Jang

Advanced polymer composites

ASM International

K.K. Chawla

Composite materials science and engineering

MRE (Materials Research and Engineering)

Springer-Verlag, New York, 1987

D. Lewis

Metal matriz composites: Processing and interfaces

Academic Press, Boston USA 1991

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PNPC-000146: Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Ciencias de los Materiales

Programa del Curso

Introducción a la Nanotecnología

Actividad académica de especialización

Duración: 16 semanas

Horas/semana/mes Actividad Académica: 6 = 6 créditos

Horas/semana/mes de Trabajo Extra Clase: 6 = 6 créditos

Número de créditos Totales:12

Materias pre-requisito: Caracterización Estructural de Materiales

1. INTRODUCCIÓN

Principalmente a finales de los noventas del siglo pasado, el auge sobre la nanotecnología fue plausible

entrando verdaderamente a la era del nanomundo. Hoy en día si intentamos una búsqueda en internet sobre

el término nano, encontraremos millones de referencias sobre los conceptos, nanotubos, nanociencia,

nanopartículas, nanorodillos, etc., todo esto como consecuencia del avance a pasos agigantados e

investigación de miles de investigadores en el mundo apostándole a esta nueva forma de ver la fabricación

de materiales con nuevas propiedades y por lo tanto nuevas potenciales aplicaciones. Las nuevas

propiedades en estos materiales, emergen como resultado de la reducción de tamaño hasta una escala de

billones de veces más pequeña que el metro y como consecuencia de esto el cambio del mundo de la

mecánica clásica al mundo de la mecánica cuántica. En el futuro la implantación de esta nueva tecnología

influenciará tal vez en forma drástica nuestra forma de vida, mientras que no sea también una forma más de

esclavitud. Hoy en día, el ejemplo palpable del avance nanotecnológico, es la rama de la electrónica, en

donde se demuestra la capacidad que puede haber trabajado con materiales diminutos. De esta forma apenas

si damos cuenta del cambio revolucionario por la continua invasión en el mercado de nuevos y novedosos

aparatos electrónicos. En realidad, ya desde hace muchos años la demanda de los aparatos electrónicos,

televisores, celulares, etc. nos mantiene a la expectativa del nuevo modelo y capacidades de los mismos. En

esta rama de la ciencia la mencionada ley de Moore, pronosticó a mediados de los años 60, que cada tres

años los circuitos electrónicos serían más pequeños mientras que su capacidad se iría multiplicando varias

veces, de esta forma, desde entonces solo 10 transistores cabían en un centímetro cuadrado mientras que

actualmente más de 20 millones de transistores caben en tal dimensión. Por tanto, la fuerza impulsora de la

nanorevolución ha sido sin duda el progreso continuo de la microelectrónica aumentando cada vez más, el

nivel de integración de los circuitos, y así la reducción en el tamaño de elementos activos. En retrospectiva

este avance tecnológico es la consecuencia del razonamiento del hombre actual, que originalmente comenzó

por hacer las cosas, partiendo siempre de cosas grandes (minerales, madera, etc.) para fabricar lo que se

desea. Esta ideología ha significado invertir mucha energía, generar muchos residuos y contaminación,

empero, se han resuelto varias necesidades fundamentales del ser humano, sin embargo, originalmente fue

Feyman, Físico Norteamericano, quién en los sesenta manifestó y sembró la idea de que ojala el investigador

lograra manipular los átomos para colocarlos en donde él quisiera uno a uno o bien molécula a molécula

para fabricar los objetos deseados. Con el tiempo esta filosofía se ha ido entendiendo y desarrollando para

lo que hoy actualmente es llamada la “La revolución nanotecnológica”. Las promesas de esta nueva forma

tecnológica incluyen la posibilidad de incrementar aún la potencia de cómputo, empleando materiales más

ligeros, permitiendo grandes adelantos en la tecnología médica, así como en dispositivos y procesos con

mucha menor energía y costos ambientales. En ésta nueva concepción se desea partir de las cosas pequeñas

para construir lo que deseamos, lo cual se espera que sea más directo, eficiente, empero en principio no muy

fácil de consolidar.

2. OBJETIVO

Introducir a los estudiantes de posgrado al estudio de la nanociencia y tecnología, las cuales son áreas

necesariamente emergentes de atender.

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3. CONTENIDO

Capítulo 1. Marco y motivación

1.1 Breve Historia.

1.2 Contexto mundial

1.3 Usos y aplicaciones

1.4 Problemática

Capítulo 2. Introducción al nanomundo

2.1 ¿Qué significa Nano?

2.2 La escala nanométrica.

2.3 ¿Qué es la Nanociencia?

2.4 ¿Qué es la Nanotecnología?

2.5 Propiedades nanoestructurales.

2.6 Aspectos químicos y catalíticos

2.7 Propiedades mecánicas

2.8 Propiedades magnéticas

Capítulo 3. Clasificación de los materiales

3.1 Unidimensionales

3.2 Quantum dots

3.2.1 Qué son?

3.2.2 Estructura molecular

Capítulo 4. Nanopartículas

4.1 Qué son?

4.2 Números mágicos

4.3 La superficie de Fermi.

4.4 Origen de las propiedades

4.5 Propiedades

4.6 Nanopartículas funcionalizadas

4.7 Etapas de crecimiento

4.8 Métodos de síntesis

4.9 Ordenamiento

4.10 Estructura

4.11 Estructura núcleo-coraza

4.12 Tipos de estructuras núcleo-coraza.

4.13 Ejemplos, nanopartículas de plata

Capítulo 5. Bidimensionales

5.1 Formas del Carbón

5.2 Fullerenos

5.3 Propiedades y usos

5.4 Nanotubos

5.5 Qué son?

5.6 Estructura

5.7 Historia

5.8 Clasificación

5.9 Propiedades

5.9.1 Térmicas

5.9.2 Mecánicas

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5.9.3 Eléctricas

5.9.4 Químicas

5.9.5 Mecanismo de crecimiento

5.9.6 Diferentes métodos de síntesis

5.9.7 Arreglos de nanotubos

5.9.8 Imágenes de TEM

5.9.9 Purificación

5.9.10 Aplicaciones potenciales

5.9.11 Nanotubos de nitruro de boro.

5.10 Nanorodillos, nanoalambres

5.10.1 Qué son?

5.10.2 Ventajas con respecto a nanotubos

5.10.3 Diferentes formas y nomenclatura

5.10.4 Métodos de síntesis

5.10.5 Templetes

5.10.6 Ensambles

5.10.7 Propiedades y aplicaciones

5.10.8 Ejemplos, NAl, NB, NV, Fe, Fe2O3

Capítulo 6. Tridimensionales

6.1 Películas delgadas.

6.2 Arreglos planares.

6.3 Materiales nanoestructurados.

6.4 Nanocompositos.

Capítulo 7. Diferentes métodos de síntesis

7.1 Métodos químicos

7.2 Métodos físicos

Capítulo 8. Tecnología Top-down

8.1 Procesos Litográficos

8.2 Micromaquinado

8.3 Molienda o AM.

8.2.1 Caracteristicas de la molienda y aleado mecánico

8.2.2 Mecanismo

8.2.2.1 Componentes dúctil-dúctil

8.2.2.2 Componentes dúctil-fragil

8.2.2.3 Componentes fragil-frágil

Capítulo 9. Tecnología Bottom-up

9.1 Métodos de depositación en fase de vapor.

9.2 CVD o PVD.

9.3 Procesos de depositación asistidos por un plasma.

9.4 MBE y MOVPE.

9.5 Métodos en fase líquida.

9.5.1 Métodos sol.

9.5.2 Micelas o coloidales.

9.5.3 Métodos sol-gel.

9.5.4 Precipitación química.

9.6 Templetes.

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Capítulo 10. Principales métodos de caracterización.

10.1 Propiedades Fisicoquímicas

10.1.1 Distribución del tamaño de partícula.

10.1.2 Aglomeración.

10.1.3 Forma.

10.1.4 Estructura.

10.1.5 Composición química.

10.1.6 Área superficial.

10.1.7 Superficie.

10.1.8 Carga.

10.1.9 Porosidad.

Capítulo 11. Propiedades estructurales

11.1 Microscopia electrónica (SEM, TEM)

11.2 Microscopia de fuerza atómica (AFM)

11.3 Microscopia de efecto túnel (STM)

11.4 Espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS)

11.5 Difracción de rayos X (XRD)

11.6 Espectroscopia UV-visible (UV-Vis)

11.7 Espectroscopia óptica (OS)

4. METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

Curso está preparado con suficientes información para conocer las características estructurales,

propiedades y métodos de síntesis de los nanomateriales. Se aplica una exposición directa, ampliamente

explicativa y preparada para proyectarse en un cañón mediante el uso del programa PowerPoint.

5. CRITERIOS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Los exámenes y tareas se efectúan después de cada unidad:

- Exámenes 70%

- Tareas y notas 20%

- Participación 10%

6. BIBLIOGRAFIA

Series Editor:Yury Gogotsi

Nanotubes and nanowires

Advanced Materials Series,

Taylor & Francis 2006

Series Editor: Yury Gogotsi

Carbon nanomaterials

Advanced Materials Series,

Taylor & Francis 2006

Edited by R. H. J. Hannink and A. J. Hill

Nanostructure control of materials

Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England 2006

Edited by M. Meyyappan

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159

Carbon nanotubes science and applications

CRC PRESS, 2005

Edited by Bharat Bhushan

Handbook of nanotechnology

Spinger-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2003

Edited by Kenneth J. Klabunde

Nanoscale materials in chemistry

A John Wiley & Sons, Inc., Publication 2001

ASM Handbook Committee.

ASM Handbook, Materials characterization

Volume 10 9th Edition (1992).

Edited by Timothy D. Burchell

Carbon materials for advanced technologies

Pergamon 1999.

AR Clarke and CN Eberhardt

Microscopy technique for materials science

Published in North America by CRC Press LLC, 2000, USA.

Meter J. Goodhew, John Humphrey, Richard Beanland

Electron microscopy and analysis

3rd edition, Taylor and Francis London 2001

Series Editors: C. Richard Brundle and Charles A. Evans, Jr.

Encyclopedia of materials characterization; sufaces, interfaces, thin films

Butterworth-Heinemann, Boston London Oxford Singapore Sydney Toronto

Wellington 1992