Guías Académicas

MATERIALES CERÁMICOS

MATERIALES CERÁMICOS

GRADO EN INGENIERÍA DE MATERIALES

Curso 2024/2025

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 29-05-24 10:02)
Código
106932
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
4
Periodicidad
Primer Semestre
Idioma
ESPAÑOL
Área
CIENCIA DE LOS MATERIALES E INGENIERÍA METALÚRGICA
Departamento
Construcción y Agronomía
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor/Profesora
Francisco Javier Ayaso Yáñez
Grupo/s
1
Centro
E. Politécnica Superior de Zamora
Departamento
Construcción y Agronomía
Área
Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica
Despacho
231 - M
Horario de tutorías
Ver en : https://politecnicazamora.usal.es/estudiantes/#informacion-academica
URL Web
-
E-mail
fja@usal.es
Teléfono
980 545 000 (ext. 3673)

2. Recomendaciones previas

Conocimientos previos de las materias: Matemáticas, Química, Física y Mecánica. En particular, es deseable haber superado las asignaturas: Resistencia de materiales, Estructura de materiales, Elasticidad.

3. Objetivos

Familiarizarse con la familia de los materiales cerámicos y las claves de su comportamiento:

Introducir los conceptos básicos de la ciencia de las cerámicas – enlaces atómicos y microestructuras específicas; Revelar las relaciones estructura <--> propiedades <--> utilidad/comportamiento de las cerámicas; Entender y caracterizar las propiedades y comportamientos. Conocer las claves de rendimiento, funcionalidad de las cerámicas enfocando lo sustancialmente insólito de su elasticidad, plasticidad, fractura, fatiga más allá de la aplicabilidad de las teorías comunes; caracterización, selección de materiales cerámicos, simulación los materiales cerámicos para los fines de Virtual Progect Development (VPD).

4. Competencias a adquirir | Resultados de Aprendizaje

Básicas / Generales | Conocimientos.

CG1. Que los estudiantes adquieran la capacidad de trabajo interdisciplinar inherente a la ciencia e ingeniería de los materiales.

CB1. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en el área/s de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel, que si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.

CB2. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y resolución de problemas dentro de su área de estudio.

CB3. Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB4. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.

CB5. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.

Específicas | Habilidades.

CEI2. Que los estudiantes adquieran comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

CEE1. Que los estudiantes identifiquen las estructuras de los diversos tipos de materiales, y conozcan las técnicas de caracterización y análisis de los materiales.

CEE2. Que los estudiantes describan y modelicen el comportamiento (mecánico, electrónico, óptico, térmico, magnético, químico) de los materiales y su integración en componentes y dispositivos.

CEE3. Que los estudiantes planifiquen y resuelvan problemas relacionados con la selección, fabricación, procesado, utilización y reciclado de todo tipo de materiales en función de las herramientas de que se disponga y de las restricciones de tiempo y recursos.

CEE4. Que los estudiantes identifiquen los procesos de selección, diseño, evaluación, fabricación y transformación de materiales, teniendo en cuenta sus aplicaciones.

CEE6. Que los estudiantes evalúen la seguridad, durabilidad e integridad estructural de los materiales y componentes fabricados con ellos. Que conozcan la normativa en seguridad laboral y seguridad industrial.

Transversales | Competencias.

CB2. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y resolución de problemas dentro de su área de estudio.

CB3. Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB4. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.

CB5. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.

5. Contenidos

Teoría.

Tema 1: INTRODUCCIÓN

Definición de materiales cerámicos. Materiales considerados cerámicos. Propiedades generalistas. Historia de los materiales cerámicos. Aplicaciones ingenieriles.

Tema 2: ESTRUCTURAS CRISTALINAS.

Introducción. Enlaces atómicos: metálico, iónico, covalente, enlace iónico-covalente, enlace de van der Walls. Estructuras cristalinas: FCC, BCC, HCP, estructuras cerámicas monolíticas, binarias y ternarias. Polimorfismo: transformaciones por desplazamiento y por reconstrucción.

Tema 3: FUERZAS QUÍMCAS vs PROPIEDADES FÍSICAS.

Introducción. Energía del enlace iónico. Temperatura de fusión. Expansión térmica. Módulo de Young. Resistencia teórica. Energía superficial.

Tema 4: DIAGRAMAS DE FASES.

Introducción. Diagramas de fase monolíticos, binarios y ternarios. Diagramas de transformación por enfriamiento continuo.

Tema 5: PROPIEDADES Y ENSAYOS MECÁNICOS.

Introducción. Ensayos normalizados. Constantes elásticas. Efecto de la temperatura. Ensayos de tracción. Ensayos de compresión. Ensayos de flexión. Ensayos de dureza. Ensayos de desgaste.

Tema 6: FRACTURA DE MATERIALES CERÁMICOS.

Introducción. Fragilidad: su importancia. Resistencia teórica: ecuación de Orowan. Efecto de las fisuras: ecuación de Griffith. Vértice de grieta: ecuación de Inglis. Tenacidad de Fractura. Mejora de la tenacidad de materiales cerámicos. Fractografía.

Tema7: SINTERIZADO.

Introducción. Sinterizado sólido-sólido. Crecimiento de grano. Factores influyentes. Sinterización con fase líquida.

Tema 8: COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE MATERIALES CERÁMICOS.

Introducción. Calcinación. Vidriado.  Propiedades térmicas. Choque térmico. Micro-fisuración espontánea. Tratamiento térmico de vidrios.

6. Metodologías Docentes

Actividades teóricas (dirigidas por el profesor)

- Clases teóricas: se utilizará la lección magistral para presentar los conceptos teóricos de la asignatura.

Actividades prácticas guiadas (dirigidas por el profesor)

- Clases prácticas: formulación, análisis, resolución de problemas o ejercicios, relacionados con la temática de la asignatura.

- Seminarios: trabajo en profundidad sobre un tema. Ampliación de contenidos de sesiones magistrales.

Pruebas de evaluación

Pruebas prácticas: pruebas que incluyen actividades, problemas o casos a resolver.

7. Distribución de las Metodologías Docentes

8. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

M.W. BARSOUM: Fundamentals of ceramics.

B. BASU & K. BALANI: Advanced Structural Ceramics.

C.B. CARTER & M.G. NORTON: Ceramic materials: science and engineering.

D.J. GREEN: An introduction to the mechanical properties of ceramics.

W.D. KINGERY, et al.: Introduction to ceramics.

G. C. PHILLIPS: A concise introduction to ceramics.

D.W. RICHERSON & W.E. LEE: Modern ceramic engineering: properties, processing, and use in design.

J.B. WACHTMAN et al.: Mechanical properties of ceramics.

A.O. SURENDRANATHAN: An introduction to ceramics and refractories.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

BRADT, R.C. and TRESSLER, R.E., Eds.: “Deformation of Ceramic Materials”, Plenum Press, New York , 1974.

BROOK, R.J: “Concise Encyclopedia of Advanced Ceramic Materials”, Pergamon Press, Oxford, 1992.

GREEN, D.J: “An Introduction to the Mechanical Propierties of Ceramics”, Cambridge University Press, Cambridge, 1998.

McCOLM, I.J.: “Dictionary of Ceramic Science and Engineering”, Plenum Publishing Corporation, New York, USA.

WACHTMAN J.B.: “Mechanical properties of ceramics”, 1996.

WYATT, Oliver H.: “Metals ceramics and polymers : an introduction to ...”, 1974.

9. Evaluación

Criterios de evaluación.

Primera convocatoria:

  • Prueba de evaluación continua: 25% de la nota final. La nota obtenida deberá se al menos de 3,5 puntos (sobre 10 posibles) para poder ser sumada a la obtenida en el examen final ordinario.
  • Examen final ordinario: 75% de la nota final.

Segunda convocatoria:

  • Examen final extraordinario: 100% de la nota final.

Sistemas de evaluación.

Realización de exámenes de carácter teórico-práctico.

Resolución de problemas durante las prácticas en el aula: ejercicios y micro-debates.

Participación activa, y coherente, en las clases.

Recomendaciones para la evaluación.

Trabajo continuo durante todo el cuatrimestre.