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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
19
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.
20
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
21
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
22
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).
23
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
24
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).
25
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.
26
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.
27
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.
28
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.
29
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:
30
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.
31
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.
32
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.
33
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.
34
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
35
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
36
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.
39
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
49
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.
51
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%
52
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.
53
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
54
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.
55
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
56
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%.
57
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
59
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.
61
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
62
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
63
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.
64
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
65
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.
66
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
68
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.
76
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
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
81
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
82
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.
83
• 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
84
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%
85
- 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)
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.
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
88
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.
89
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
90
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.
91
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
92
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
93
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
94
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.
95
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
96
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
97
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.
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Albrecht, T. R., and C. F. Quate, “Atomic Resolution Imaging of Nonconductor by Atomic Force
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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
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Miroslav Karlík, Lattice imaging in transmission electron microscopy, Materials Structure vol. 8, pp. 3-16,
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Ar Clarke And Cn Eberhardt, Microscopy Technique For Materials Science Published In North America
By Crc Press Llc 2000.
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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.
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Yury Gogotsi, Nanotubes And Nanofibers Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania, Usa Advanced
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M. Meyyappancarbon Nanotubes Science And Applications, Nasa Ames Research Center, Moffett Field,
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G. Rosas, R. Esparza, H. B. Liu, J. A. Ascencio y R. Pérez, “Mechanical alloying synthesis of carbon
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Pages 860-863.
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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,
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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.
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.
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
102
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
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
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).
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.
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.
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.
108
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
109
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
110
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%
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
112
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.
113
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
114
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%
115
• 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.
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
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.
118
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
119
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
120
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
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
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
123
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
124
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
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
126
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.
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.
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
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
130
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
131
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
132
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)
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
134
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
135
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.
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
137
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%
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.
139
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
140
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.
141
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.
142
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
143
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.
144
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
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
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
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
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
149
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
150
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
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/
152
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
153
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
154
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
155
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.
156
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
157
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.
158
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
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