Bienvenidos a todos, a continuación el contenido programático de la asignatura, plan de evaluación, bibliografía, recomendaciones de lectura y semana 1 y 2 del Curso Materiales de Ingeniería Química. Para iniciar, por favor revisar y leer el capítulo 12 del libro: http://www.saylor.org/site/textbooks/General%20Chemistry%20Principles,%20Patterns,%20and%20Applications.pdf revisar los contenidos a leer para la sesión de clases 2 y 3.

Materiales de Ingeniería Química

Sección 01 Prof. Ronald Márquez

Programación Semestre A-2018 Horario de clases: Martes 2-5 pm Salón 223

CONTENIDO PROGRAMATICO

CAPITULO 1. INTRODUCCION A LOS MATERIALES

Tipos de materiales. Clasificación: metales, cerámicas y vidrios, polímeros, compuestos, semiconductores. Relación entre estructura-propiedades-procesamiento. Efectos ambientales sobre el comportamiento de los materiales. Selección de materiales, alternativas.

CAPITULO 2. ESTRUCTURA CRISTALINA

Sistemas cristalinos y retículos. Celda unitaria. Posiciones, direcciones y planos reticulares. Transformaciones alotrópicas y polimórficas. Estructuras de metales. Estructuras de cerámicas. Estructuras de polímeros. Estructuras de semiconductores. Métodos para determinar las estructuras cristalinas. Difracción de Rayos X.

CAPITULO 3. DEFECTOS E IMPERFECCIONES EN LOS SOLIDOS

Defectos puntuales. Formación de defectos y difusión. Defectos lineales o dislocaciones. Tipos. Defectos planares. Límites de grano. Estructura. Propiedades.

CAPITULO 4. DIAGRAMAS DE FASE

La regla de las fases y equilibrio. El diagrama de fases. Regla de la palanca. Diagramas de equilibrio de soluciones sólidas. Enfriamiento en desequilibrio. Diagramas binarios generales e importantes. Diagramas de equilibrio en compuestos intermedios. Diagramas de fase que contienen reacciones de tres fases.

CAPITULO 5. PROPIEDADES MECANICAS

Esfuerzo y deformación. Elasticidad. Ley de Hooke. Módulo de elasticidad, comportamiento elástico imperfecto. Deformación plástica. Curvas de esfuerzo-deformación. Escurrimiento plástico. Ensayos mecánicos destructivos: resistencia y elasticidad. Esfuerzo tensil. Resistencia al impacto. Resistencia a la fatiga. Dureza.

CAPITULO 6. ENSAYOS MECANICOS NO DESTRUCTIVOS. INSPECCION DE EQUIPOS

Introducción. Técnicas de inspección superficial. Inspección visual (VT): requisitos, ventajas, desventajas. Líquidos penetrantes (PI): requisitos, ventajas, limitaciones. Partículas magnéticas (MT): requisitos, ventajas, limitaciones. Electromagnetismo (ET): requisitos, ventajas, limitaciones. Técnicas de inspección volumétrica. Radiografía industrial: requisitos, ventajas, limitaciones. Inspección por ultrasonido: requisitos, ventajas, limitaciones. Inspección por emisión acústica: limitaciones.

CAPITULO 7. MATERIALES FERROSOS Y NO FERROSOS

Metales ferrosos. Diagrama de equilibrio hierro-carbono. El diagrama TTT. Transformaciones difusionales. Transformaciones sin difusión. Tratamiento térmico de los aceros. Endurecimiento por precipitación. Recocido. Trabajo en frío. Características del proceso de trabajo en caliente. Crecimiento de grano. Aceros al carbono y de baja aleación. Aceros de alta aleación. Aceros inoxidables y termorresistentes: aplicaciones. Hierros colados: tipos, aplicaciones. Metales no ferrosos. El cobre y sus aleaciones. El aluminio y sus aleaciones. El magnesio y su aleaciones. El titanio y sus aleaciones. Metales refractarios.

CAPITULO 8. MATERIALES CERAMICOS

Caracterización, clasificación. Cerámicos cristalinos. Vidrios y otros materiales cerámicos no cristalinos. Procesamiento de cerámicos. Aplicaciones y propiedades de los cerámicos. Materiales cerámicos avanzados.

CAPITULO 9. POLIMEROS

Formación de polímeros. Polímeros termoplásticos. Aplicaciones. Polímeros termoendurecido. Aplicaciones. Elastómeros. Propiedades de los polímeros.

CAPITULO 10. MATERIALES COMPUESTOS

Compuestos reforzados por dispersión. Compuestos reforzados por fibras. Predicción de los compuestos reforzados con fibras. Control de las características de los compuestos reforzados con fibras. Producción de fibras y compuestos. Compuestos avanzados. Compuestos de matrix metálica. Compuestos cerámica-cerámica. Compuestos laminares.

CAPITULO 11. SEMICONDUCTORES

Semiconductores elementales simples. Semiconductores elementales extrínsecos. Semiconductores tipo n. Semiconductores tipo p. Semiconductores amorfos.

CAPITULO 12. CORROSION

Definiciones básicas. Clasificación. Tipos de corrosión. Celda básica de corrosión. Celdas electroquímicas, tipos. Potenciales normales de electrodo. Polarización, tipos. Pasividad. Diagrama de Pourbaix E vs. pH. Factores que afectan la velocidad de corrosión. Clasificación de la corrosión. Sistemas de protección contra la corrosión, protección catódica. Recubrimientos metálicos y orgánicos. Inhibidores, casos históricos.

CAPITULO 13. SELECCIÓN DE MATERIALES

Propiedades de los materiales. Parámetros de diseño. Efectos generales de los procesos sobre los parámetros. Selección de materiales estructurales, casos para estudio. Sustitución de un metal con un polímero. Otras sustituciones. Selección de materiales magnéticos y electrónicos, casos para estudio. Sustitución de cable de cobre por fibra de vidrio. Reemplazo de un polímero termoendurecido con un termoplástico. Uso de un metal amorfo para el núcleo de un transformador.

Consultas:

Luego de cada clase en el salón, estrictamente es esta hora de consulta, me encuentro actualmente autorizado para realizar estudios de doctorado, por lo tanto, fuera de este horario mis actividades son relacionadas con el tema de doctorado. Se agradece consultar frecuentemente la pagina web http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/marquezronald para estar al tanto de la publicación de nueva información, guías de ejercicios o material de referencia.

Sistema de Evaluación:

Se tomara asistencia en cada clase. Recuerde que un 25 % de inasistencia ocasiona la reprobación automática de la materia.

Los exámenes parciales serán de desarrollo y estarán orientados a que el estudiante aplique los conceptos aprendidos en la resolución de nuevos problemas.

Se realizarán quices de acuerdo a la programación para evaluar el contenido cubierto en la materia. Los quices que se pierdan por impuntualidad o inasistencia a la clase no podrán ser recuperados.

Aquellos alumnos que pierdan un examen parcial por motivos de fuerza mayor deberán mostrar un documento probatorio (de ser una constancia medica, deberá estar avalada por CAMIULA) y podrán presentar el examen con el contenido diferido en la fecha indicada.

Bibliografía recomendada (Libros en base de datos de BIACI)

Askeland D.R. “The Science and Engineering of Materials”. Plus-Kent, Boston, 1995.

Ashby, M. “Materials Engineering Science Processing and Design” Butterworth-Heinemann, 2007.

Callister, W. D. Fundamentals of Materials Science and Engineering, 5o ed., John Wiley & Sons, EE.UU., 2001.

Smith, W. F. “Ciencia e Ingeniería de Materiales” 3era ed. McGraw-Hill / Interamericana de España, España, 2004.

James F. Schackelford. “Ciencia de Materiales para Ingenieros”. 3ª edición, Prentice Hall, USA, 1995.

Mangonon, P. L. “Ciencia de Materiales: Selección y Diseño” Prentice Hall, México, 2001

Van Vlack LH. “Elements of Materials Science and Engineering”. 6ª Edition, Addison-Wesley Publishing Co., 1989.

El Libro http://www.saylor.org/site/textbooks/General%20Chemistry%20Principles,%20Patterns,%20and%20Applications.pdf Capítulo 12

Plan de evaluación

Tres exámenes parciales de 28% cada uno. Un Proyecto de 16 % c/u: 10% el manuscrito y 6% la exposición. Se realizaran tareas y exámenes dentro de la programación de cada examen.

Examen 1 – Semana 7

Examen 2 – Semana 11

Examen 3 – Semana 15

Diferido – Semana 16 (Recomendación personal: evitar los diferidos, siempre al final se tienen muchos exámenes y se acumulan más al haber diferidos)

Tema 1. Introducción a la Química del Estado Sólido

Recursos:

Para la semana 2:

1. Leer la guía de los contenidos más importantes del tema 1. Introducción a la Química del estado sólido en el enlace http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/marquezronald/?page_id=239

2. Observar los Videos: “Los materiales y la humanidad” (partes 1 y 2)

https://www.youtube.com/watch?v=2JqyeY9eW3U&index=1&list=PL0-Ldrypt8h0hJxUHzrqgN0kzvB9FrPxO

https://www.youtube.com/watch?v=8–Nmvcy-cg&list=PL0-Ldrypt8h0hJxUHzrqgN0kzvB9FrPxO&index=2

3. Leer el capítulo 1 del Askeland

4. Observar el video: “¿Por qué estudiar sólidos?” del curso “Solid State Chemistry del MIT. https://www.youtube.com/watch?v=_I9SNSajOWs