1. - DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura:

MATERIALES

Carrera:

INGENIERÍA MECATRÓNICA

Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica: 3-2-8

2. - UBICACIÓN

a)

RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO

ANTERIORES ASIGNATURAS TEMAS Introducción a la Importancia de los materiales Mecatrónica

POSTERIORES TEMAS . Mecánica de Materiales En todos los temas

Química

Procesos de Fabricación

En todos los temas

Manufactura Avanzada

Programación maquinas CNC

Tabla Periódica Polimerización y sus tipos Estructuras Cristalinas Electroquímica Enlaces

ASIGNATURAS

de

b) APORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO Proporciona los elementos necesarios, para la optimización de proyectos en cuanto a la selección de materiales para equipos, productos, maquinaria, análisis de fallas y diseño.

3. OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Comprender las propiedades y comportamiento de los diversos materiales, así como los procedimientos que permitan variarlas, para seleccionar los mas adecuados de acuerdo a su aplicación.

-1-

4. TEMARIO NUM. TEMAS

SUBTEMAS

I

Principios Fundamentales de la Estructura 1.1 Clasificación de los materiales Cristalina de los Materiales 1.2 Estructura Cristalina 1.2.1 Sistemas cristalográficos 1.2.2 Estructuras cristalográficas 1.2.3 Polimorfismo o Alotropía 1.3 Planos Cristalinos 1.3.1 Dirección en la celda 1.3.2 Planos en una celda unitaria 1.3.3 Notación para los planos 1.3.4 Índice de Miller

II

Propiedades generales de los Materiales

2.1 Propiedades físicas 2.1.1 Color 2.1.2 Brillo 2.1.3 Densidad 2.2 Propiedades mecánicas 2.2.1 Ductibilidad 2.2.2 Elasticidad 2.2.3 Maleabilidad 2.2.4 Plasticidad 2.2.5 Tenacidad 2.2.6 Resistencia 2.2.7 Fragilidad 2.2.8 Dureza 2.3 Propiedades térmicas, eléctricas y químicas 2.3.1 Calor específico 2.3.2 Conductividad térmica 2.3.3 Dilatación térmica 2.3.4 Conductividad 2.3.5 Resistividad 2.3.6 Constante dieléctrica relativa 2.3.7 Propiedades básicas y ácidas 2.3.8 Propiedades reductoras y oxidantes

III

Hierro y Acero

3.1 Hierro y Aceros 3.1.1 Diagrama de fases 3.1.2 Tratamientos térmicos 3.1.3 Aceros de baja aleación 3.1.4 Aleaciones de Aluminio 3.1.5 Aleaciones de Cobre 3.1.6 Aleaciones de Magnesio 3.1.7 Aleaciones de Titanio 3.1.8 Aleaciones de Níquel 3.1.9 Aleaciones de Berilio 3.1.10 Aceros inoxidables 3.1.11 Hierros para fundición 3.1.12 Selección de hierros y aceros

IV

Metales no ferrosos y sus aleaciones

4.1 Diagramas de fases 4.1.1 Aleaciones de Aluminio 4.1.2 Aleaciones de Magnesio 4.1.3 Aleaciones de Cobre 4.1.4 Aleaciones de Níquel 4.1.5 Aleaciones de Cobalto 4.1.6 Aleaciones de Titanio 4.1.7 Aleaciones porosas 4.1.8 Aleaciones antifricción 4.2 Selección de metales no ferrosos

V

Polímeros

5.1 Conceptos generales de polímeros 5.2 Mecanismos de polimerización y estructuras poliméricas 5.3 Termoplásticos y sus aplicaciones

-2-

5.4 Polímeros termoendurecibles o termoestables y sus aplicaciones 5.5 Aditivos 5.6 Procesado de polímeros VI

Materiales Cerámicos y Compuestos

6.1 Conceptos generales de cerámicos 6.2 Tipos de cerámicos 6.3 Enlace de materiales cerámicos 6.4 Propiedades y aplicaciones de los cerámicos 6.5 Tipos de compuestos y fibras 6.6 Características y aplicaciones de materiales compuestos

5.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Introducción a la Mecatrónica Relaciona la importancia de los diferentes materiales en la ingeniería de producto, y de diseño. Química Enlaces Estructura Electroquímica 6.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS -

Se sugiere que todos los reportes y trabajos escritos estén mecanografiados en un procesador de palabras.

-

Se propondrá solicitar a los alumnos la elaboración de material didáctico audiovisual para la presentación de trabajos.

-

Solicitar investigaciones documentales y/o experimentales de algunos de los procesos incluidos en el programa.

-

Efectuar visitas a industrias para conocer los procesos de fabricación de materiales que utilizan

-

Realizar investigación bibliográfica como un refuerzo del material presentado en el aula

7.- SUGERENCIAS

DE

EVALUACIÓN

•

Exámenes escritos

•

Material audiovisual desarrollado por el alumno.

•

Informes sobre investigaciones documentales y experimentales que se realicen.

•

Informe de las visitas a las empresas

•

Revisión de la investigación bibliográfica

•

Participación en el desarrollo del curso

NOTA: Los puntos 6 y 7 deberán ser desarrollados y / o enriquecidos en las academias correspondientes en conjunto con el departamento de desarrollo académico.

-3-

8.-

UNIDADES

DE

APRENDIZAJE

NUMERO DE LA UNIDAD:

I

NOMBRE DE LA UNIDAD:

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS MATERIALES

OBJETIVO EDUCACIONAL Conocer los diferentes tipos de enlaces y las estructuras cristalo_ gráficas de materiales metálicos y no metálicos, así como sus planos cristalinos

NUMERO DE UNIDAD NOMBRE DE LA UNIDAD OBJETIVO EDUCACIONAL

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 1.1 Clasificación de los materiales ingenieriles en metales, cerámicos, polímeros y compuestos. Con la ayuda de la tabla periódica, el alumno identificará los elementos base de los materiales metálicos, cerámicos, plásticos y compuestos, lo anterior para comprender como estos influyen en las propiedades de cada metal. Dada una lista de materiales catalogarlos como metálicos, cerámicos, plásticos o compuestos. Revisar una tabla periódica de elementos como metales, no metales e intermedios entre metal y no metal. 1.2 Justificar la importancia del estudio de la estructura cristalina. Investigar las propiedades generales correspondientes a cada uno de los enlaces. 1.3 Investigar por lo menos tres materiales que correspondan a cada una de las estructuras cristalográficas. 1.4 Investigar los materiales que presentan cambios alotrópicos y cuales son los cambios estructurales que presentan. 1.5 Dadas algunas estructuras cristalográficas determinar las direcciones para cada uno de sus átomos y los planos, así como las familias de las direcciones y familias de planos. 1.6 Investigar la posible relación del índice de Miller en la determinación de la densidad, planar, anisotropía e isotropía.

BIBLIOGRAFIA

1, 2, 3, 7, 5

II PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

BIBLIOGRAFÍA

Conocer las propiedades 2.1 Definir las propiedades físicas; color, brillo y densidad y dado un físicas, mecánicas, tér_ conjunto de materiales localizarlos haciendo énfasis en micas, eléctricas y las características físicas que permitieron su identificación como: químicas, mediante • Color prueba, ensayos y • Brillo análisis de laboratorio • Densidad con diferentes materiales usados en procesos de 2.2 Mediante Pruebas de laboratorio con diferentes materiales manufactura comprobar las propiedades mecánicas de los materiales y comparar los resultados con cálculos matemáticos para una mejor comprensión de éstos: • Ductilidad • Elasticidad • Maleabilidad • Plasticidad

-4-

• • • •

Tenacidad Resistencia Fragilidad Dureza

2.2.1 Establecer las características del comportamiento elástico e inelástico ordinario. 2.2.2. Analizar la curva esfuerzo-deformación de los materiales. 2.2.3. Comprender los métodos para mejorar la resistencia de los metales. Tales como: elementos aleantes, fibras de refuerzo, conformado mecánico y tratamientos térmicos 2.2.4. Definir el concepto de dureza. 2.2.5. Identificar los diferentes métodos para determinar la dureza y sus características. 2.2.6 Mediante la solución de problemas, aprender el cálculo escalar de las propiedades y por ensayo de laboratorio comprobar las propiedades en materiales diversos.

2 3 4 6 5 1

2.3 Definir las propiedades térmicas, eléctricas y químicas y establecer en los diferentes materiales , metálicos, no metálicos, polímeros y cerámicos • • • • • • • • •

Calor específico Conductividad térmica Conductividad eléctrica Dilatación Resistividad Constante dieléctrica Propiedades básicas y ácidas Propiedades reductoras y oxidantes Propiedades ópticas

NUMERO DE UNIDAD

III

NOMBRE DE LA UNIDAD

HIERROS Y ACEROS

OBJETIVO EDUCACIONAL Comprender y utilizar los diagramas de fase para entender el comporta_ miento de los materiales ferrosos y estar en posibilidades de realizar la adecuada selección de los mismos según la aplicación.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 3.1 Identificar los diferentes diagramas de fase 3.1.1. Total solubilidad en el estado sólido 3.1.2. Parcial solubilidad en el estado sólido. 3.1.3. Total de insolubilidad en el estado sólido 3.2 Analizar el diagrama Hierro-Carbono, calculando las diferentes concentraciones utilizando la regla de la palanca inversa.

BIBLIOGRAFÍA

1 2 3 4 5

3.2 Diferenciar eutéctica, esutectoide, periteutoide. 3.3 Los alumnos analizar los diferentes diagramas de fase de aleaciones de acero, así como sus usos en la ingeniería.

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NUMERO DE UNIDAD

IV

NOMBRE DE LA UNIDAD

METALES NO FERROSOS Y SUS ALEACIONES

OBJETIVO EDUCACIONAL Comprender y utilizar los diagramas de fase para entender el comporta_ miento de los materiales ferrosos y estar en posibilidades de realizar la adecuada selección de los mismos según la aplicación

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 4.1 Analizar los diferentes diagramas de fase de aleaciones de metales no ferrosos: Aleaciones de Aluminio Aleaciones de Magnesio Aleaciones de Cobre Aleaciones de Níquel Aleaciones de Cobalto Aleaciones de Titanio 4.2 Conocer las propiedades de los materiales no ferrosos 4.3 Exponer el uso en ingeniería de las diferentes aleaciones de metales no ferrosos

NUMERO DE UNIDAD

V

NOMBRE DE LA UNIDAD

POLIMEROS

OBJETIVO EDUCACIONAL Comprender los mecanismos de formación de los polímeros, su estructura y comportamiento para estar en posibilidades de realizar la adecuada selección de los mismos según la aplicación.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 5.1 Explicar los mecanismos de polimerización y estructura delos diferentes polímeros 5.2 Explicar la clasificación de los termoplásticos. 5.3 Investigar los catalizadores mas usados para las reacciones de polimerización. 5.4 Realizar en el Laboratorio reacciones de polimerización usando algunos catalizadores. 5.5 Investigar la características generales de los polímeros para cada una de las clasificaciones de solidificación. 5.6 Investigar de acuerdo a la clasificación, las propiedades de cada uno haciendo un listado de ellas incluyendo su conformación de cadena y los aditivos que se utilizan, así como sus aplicaciones. 5.7 Investigar las características para cada una de las clasificaciones haciendo una lista de ellas en la que se incluya la conformación de cadena y sus aplicaciones. 5.8 Mediante ejemplos matemáticos calcular propiedades para los plásticos a diferentes temperaturas y comparar con cálculos hechos para metales en iguales condiciones.

NUMERO DE UNIDAD

VI

NOMBRE DE LA UNIDAD

CERÁMICOS

OBJETIVO EDUCACIONAL Comprender los mecanismos de formación de los

BIBLIOGRAFIA

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

BIBLIOGRAFÍA

1 2 3 4 5

BIBLIOGRAFÍA

6.1 Investigar para cada una de las estructuras propuestas por lo menos 10 compuestos y mediante diagramas ejemplificar sus estructura cristalina.

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materiales cerámicos, su estructura y comportamiento para estar en posibilidades de realizar la adecuada selección de los mismos según la aplicación.

9.

6.2 Investigar el significado del concepto “ Número de Coordinación “. 6.3 Mediante ejemplos matemáticos calcule el N° de Coordinación 6.4 Resolver problemas para determinar el número de vacantes en un cerámico de composición dada. 6.5 Investigar los efectos de las vacantes en las propiedades de los cerámicos. 6.6 Dados compuestos cerámicos investigar sus aplicaciones y las ventajas de éstos en comparación con otros materiales. 6.7 Elaborar una tabla con las propiedades de los cerámicos más usados en la industria Metal-Mecánica y en la Electrónica 6.8 Hacer una descripción de los diferentes materiales compuestos 6.9 Investigar las propiedades, características y aplicaciones de los materiales compuestos en Ingeniería Mecánica y Electrónica.

1 2 3 4 8

BIBLIOGRAFÍA BASICA Y COMPLEMENTARIA

1.- MATERIALES DE INGENIERÍA Y SUS APLICACIONES RICHARD A. FLINN, PAUL K. TROJAN MC GRAWW HILL DE MEÉXICO, S.A. DE C.V. 2.- CIENCIA DE MATERIALES PARA INGENIERÍA PETER A. THORTON, VITO J. COLAGENO PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA, S.A. 3.- LA CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES DONALD R. ASKELAND GRUPO EDITORIAL IBEROAAMÉRICA 4.- TECNOLOGÍA DE MATERIALES LAWRENCE H. VAN LACK REPRESENTACIONES Y SERVICIOS DE INGENIERÍA S.A. 5.- CONOCIMIENTOS DE MATERIALES EN INGENIERÍA V. B. JOHN GUSTAVO GILI, S.A. 6.- METALOGRAFÍA I, II A.P. GULIAEV MIR-MOSCÚ 7.- ENLACE QUÍMICO JACOBO GÓMEZ DE LARA, MANUEL PÉREZ AMADOR EDICOL, S.A. ANUIES 1976 8.- FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES ( 3ª EDICIÓN ) WILLIAM F. SMITH MC GRAW HILL 9.- MATERIALES Y PROCESOS DE MANUFACTURA PARA INGENIEROS ( 3ª Edición) AUTOR(ES): LAWRENCE E. DOYLE; CARL A. KEYSER, JAMES L. LEACH, GEORGE F. SCHRADER, MORSE B. SINGER EDITORIAL: PRENTICE-HALL HISPANOAMERICANA, S.A. 10 PRÁCTICAS DE LABORATORIO 1.- Determinar la distancia interplanar utilizando la técnica de difracción de rayos “x” 2.- Determinar la dureza Brinell en diferentes materiales 3.- Determinar la dureza Rockwell en diferentes materiales 4.- Determinar el módulo de Resilencia en materiales 5.- Determinar mediante el uso del diagrama de esfuerzo-deformación obtenido en ensayo de tensión de un material dúctil el límite elástico, límite de proporcionalidad, límite de cedencia, resistencia última y límite de ruptura, ductibilidad, módulo de elasticidad, así como identificar la zona de deformación elástica y zona plástica. 6.- Análisis de diferentes tipos de aceros a través del microscopio óptico

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para identificar fases y granos. 7.- Analizar los diferentes efectos de tratamiento térmico en las fases comparándolas contra el mismo acero no tratado. 8.- Realizar pruebas mecánicas sobre polímeros para determinación de propiedades. 9.- Realizar pruebas mecánicas sobre materiales cerámicos para determinación de propiedades.

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