La asignatura comprende los conocimientos básicos de la Ciencia de Materiales usualmente impartidos en las titulaciones europeas de Ingeniería homologables a esta. Las primeras lecciones tratan sobre temas tales como la importancia creciente de los materiales en ingeniería, la estructura básica de los materiales de las diferentes familias clásicas (metales, cerámicos, poliméricos), y las transformaciones que tienen o pueden tener lugar en su fabricación y su empleo continuado. A continuación (temas 6 a 9) se estudian los materiales estructurales más importantes, para lo cual se parte del estudio de las propiedades mecánicas más relevantes para pasar a continuación a una breve descripción de los materiales más comúnmente empleados hoy día de entre las tres familias clásicas y de los criterios usuales en su selección de cara al empleo de los mismos. En la parte final (temas 10 a 13) se introducen los denominados materiales funcionales, categoría que engloba a los materiales utilizados en las industrias eléctrica, electrónica, informática y de las telecomunicaciones. En estas últimas lecciones se estudia el comportamiento eléctrico, magnético y óptico de los materiales, además del fenómeno de la superconductividad. Al final de cada capítulo se proporciona una breve descripción de los materiales más importantes empleados en las distintas aplicaciones funcionales. Así mismo, en los seminarios correspondientes a esta última parte de la asignatura se introducirán algunas aplicaciones de los nanomateriales, dada su creciente relevancia en los sectores tecnológicos relacionados con la titulación en telecomunicaciones.

La asignatura permite comenzar la formación del alumno en el campo de los materiales de ingeniería y generar la inquietud de los futuros titulados por completar el conocimiento de esa faceta de su formación como ingenieros, que hoy día es de máxima relevancia en la profesión.

Los mecanismos que garanticen la coordinación horizontal, dentro del curso, se basan en la coordinación de los programas de esta asignatura con otras que introducen y emplean conceptos y principios similares, como son Tecnología de sistemas electrónicos y Comunicaciones ópticas.

Los mecanismos que garanticen la coordinación vertical están asociados a la estructuración del propio Plan de Estudios completo, de modo que las asignaturas precisas para el seguimiento de la presente estén ya impartidas (Física, Electrónica Básica, Dispositivos y Circuitos Electrónicos y Ampliación de Física).

INSTRUMENTALES

Capacidad de análisis y síntesis

Capacidad de organización y planificación

Comunicación oral y escrita

Capacidad de gestión de la información

Resolución de problemas

Toma de decisiones

PERSONALES

Trabajo en equipo

Habilidades en las relaciones interpersonales

Razonamiento crítico

SISTÉMICAS

Aprendizaje autónomo

Creatividad

Liderazgo

Iniciativa

TEMA 1. Historia e importancia de los Materiales.

Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Perspectiva histórica. Tendencias actuales en el uso de los materiales



TEMA 2 La estructura atómica y el enlace químico.

Fundamentos de la estructura atómica. Modelos electrónicos. Niveles energéticos y configuraciones electrónicas. La Tabla Periódica. Fuerzas y energías de enlace. Los enlaces atómicos: iónico, covalente, metálico, secundario. Enlaces mixtos.



TEMA 3 La estructura cristalina de los sólidos.

El ordenamiento cristalino. Redes de Bravais. Índices de Miller. Estructuras cristalinas metálicas. Otras estructuras cristalinas. Difracción de Rayos-X



TEMA 4 Sólidos reales y difusión.

Defectos en los sólidos. Defectos puntuales. Defectos lineales. Defectos superficiales. Determinación del tamaño de grano. El estado amorfo: polímeros y vidrios. Comportamiento térmico de materiales cristalinos y de materiales amorfos. Difusión en estado sólido. Leyes matemáticas de la difusión. Coeficiente de difusión. Procesos industriales.



TEMA 5 Diagramas de Fases.

Definiciones. Las soluciones sólidas: reglas de Hume-Rothery. Regla de las fases de Gibbs. Tipos de diagramas de fase: de sustancias puras, binarios. Diagramas binarios de solubilidad total. Diagramas binarios con puntos invariantes: eutécticos, peritécticos, monotécticos. Diagramas con fases y compuestos intermedios.



TEMA 6 Propiedades mecánicas de los materiales.

Introducción. Deformación elástica. Deformación plástica. Propiedades de tracción y diagrama tensión-deformación. Influencia de la temperatura y de la velocidad de deformación. Modelización del comportamiento en tracción. Dureza. Fractura y ensayo Charpy. Fatiga. Fluencia.



TEMA 7 Materiales metálicos.

Materiales férreos: Fabricación de aceros y fundiciones, tipos de aceros: construcción metálica, inoxidables, herramientas, tipos de fundiciones. Aluminio y sus aleaciones. Cobre y sus aleaciones. Titanio y sus aleaciones. Otras aleaciones no férreas. Tratamientos térmicos de los materiales metálicos.





TEMA 8 Materiales poliméricos y compuestos.

Estructura de los polímeros. Distribución de pesos moleculares. Familias de materiales poliméricos. Forma, estructura y conformación molecular. Cristalinidad en polímeros. Comportamiento mecánico de polímeros. Viscoelasticidad. Fractura. Polímeros termoplásticos, termoestables y elastómeros. Fabricación. Aditivos. Los materiales compuestos. Fibras y partículas de refuerzo. Compuestos laminares y estructurales.



TEMA 9 Materiales cerámicos.

Obtención y propiedades. Cerámicas clásicas: ladrillos, tejas, porcelana, loza, gres. Cerámicas técnicas: alúmina, zirconia, carburo de silicio, nitruro de silicio. Vidrios: Fabricación, propiedades y aplicaciones. Vitrocerámicos: propiedades y aplicaciones.



TEMA 10 Propiedades eléctricas. Materiales semiconductores.

Conducción eléctrica en metales. Ley de Ohm. Teoría de bandas. Modelo microscópico de conducción. Regla de Matthiessen. Conducción eléctrica en semiconductores. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Teoría de bandas. Nivel de Fermi. Efecto Hall. Unión p-n. Propiedades dieléctricas: capacitancia, constante dieléctrica y polarización. Aplicaciones de materiales dieléctricos. Materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos. Aplicaciones.



TEMA 11 Propiedades Magnéticas.

Introducción. Origen microscópico del magnetismo. Intensidad del campo magnético. Susceptibilidad y permeabilidad magnética. Diamagnetismo. Paramagnetismo. Ferromagnetismo. Antiferromagnetismo. Ferrimagnetismo. Histéresis. Estructura de los dominios magnéticos. Materiales magnéticos duros y blandos. Familias y aplicaciones. Materiales ferrimagnéticos duros y blandos. Familias y aplicaciones.



TEMA 12 Materiales Superconductores (SC).

Introducción histórica. Conductor perfecto y diamagnético perfecto. Efecto Meissner. Levitación magnética. SC tipo I. Teoría BCS y pares de Cooper. Campo crítico y corriente crítica. SC tipo II. SC de alta temperatura. Campo irreversible. Materiales SC y aplicaciones.



TEMA 13 Propiedades ópticas.

Introducción. La luz y el espectro electromagnético. Refracción de luz. Absorción, transmisión y reflexión. Luminiscencia. Láseres. Fibras ópticas.

En la modalidad magistral se impartirán amplias explicaciones por parte del docente con la ayuda de la proyección de las presentaciones, cuyo libro tendrán a disposición los alumnos en el servicio de reprografías del centro.

En los seminarios se focalizará la enseñanza en temas concretos que requieran de ejercicios complementarios para favorecer el trabajo en equipo y la participación del alumnado con posibles debates ocasionales. De este modo se permite la profundización en el conocimiento teórico de la materia de una manera más práctica y aplicada.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 50
  • Prueba tipo test (%): 20
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 30

EVALUACIÓN MIXTA: continua (30%) y examen global (70%)



EVALUACIÓN CONTINUA (30% de la nota final). Se valorarán las tareas resueltas en las clases de Seminarios (20 %), y un ejercicio individual (10 %) a resolver en clase de prácticas de aula y con ayuda de apuntes.



EXAMEN GLOBAL (70% de la nota final). El examen escrito constará de una parte teórica y de una parte práctica. La parte teórica es de tipo test (20% de la nota final) y la parte práctica consta de tres ejercicios (50% de la nota final). Se permite llevar información impresa al examen (apuntes de la asignatura, libros etc), pero no se permite llevar dispositivos electrónicos.



Los alumnos que así lo deseen podrán renunciar al sistema de evaluación mixta y optar por la evaluación final. Para ello, el alumnado interesado deberá presentar por escrito al profesor su renuncia a la evaluación mixta dentro de un plazo de 10 semanas a contar desde el inicio del curso. En tal caso serán evaluados únicamente mediante el examen final (100% de la nota)



En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación online mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación online serán publicadas en eGela.

El examen escrito constará de una parte teórica y de una parte práctica. La parte teórica es de tipo test (30% de la nota final) y la parte práctica consta de tres ejercicios (el 70% restante de la nota del examen). Se permite llevar información impresa al examen (apuntes de la asignatura, libros etc), pero no se permite llevar dispositivos electrónicos.



Evaluación:

- Examen escrito: 100 %



En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación online mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación online serán publicadas en eGela.

- Diapositivas del curso.
- Libro "Introducción a la Ciencia e Ingeniería de Materiales". 10th ed. W.D. Callister. Wiley. (2018)

Bibliografía básica

- Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros. J.F. Shackelford. Ed. Pearson. (1998)

- Ciencia e Ingeniería de los Materiales. D.R. Askeland. Ed. Thompson.(2003)

- Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales. W.F. Smith. Ed. McGraw-Hill Science. (2009)

Bibliografía de profundización

- Materiales para ingenieros 1. Introducción a las propiedades, las aplicaciones y el diseño. M.F. Ashby. Ed. Reverté (2008)
- Materiales para ingenieros 2. Introducción a la microestructura, el procesamiento y el diseño. M.F. Ashby. Ed. Reverté (2008)

Revistas

- Revista de Metalurgia del CENIM (revistametalurgia.revistas.csic.es)
- Boletín Cerámica y vidrio (boletines.secv.es)

Direcciones web

www.doitpoms.ac.uk
www.msm.cam.ac.uk
ocw.mit.edu/courses

A lo largo del curso se proporcionarán otras direcciones de interés específico para cada tema.