Procesamiento y Caracterización de Materiales
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Análisis y Caracterización de Materiales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción a los Ensayos Metalográficos. Presentación. Estructuras de los materiales y relación con procesamiento y propiedades: macrografía; micrografía. Objetivos de los análisis. Diseño de un laboratorio de metalografía. Cuerpos de prueba o muestras. Selección de la región de análisis. Proceso de fabricación o procesamiento. Ubicación de la muestra. Precauciones en la retirada de las muestras: corte; montaje o embutición. Identificación. Lijado: manual, automático, secuenciación. Pulituras: manual, automática, electroquímica. Almacenamiento. Ataques. Ataques químicos. Macro-ataque. Micro-ataque. Ataques especiales: electrolítico, iónico, oxidación. Principales reactivos y procedimientos. Impresión de Baumann. Métodos de visualización: visual; fotografía; microscópica; óptica. Confección de réplicas. Superficie de fractura. Análisis cuantitativos. Métodos de determinación de tamaño de grano (ASTM E 112-96). Método de comparación. Granos austeníticos y ferríticos. Granos en la fractura. Método planimétrico o de Jeffries. Método de la intersección. Procedimiento lineal de intersección o de Heyn. Procedimiento circular simple (Hilliard) o de 3 círculos (Abrams). Granos no equiaxiales. Materiales con multi-fases o constituyentes (ASTM y 1181). Microscopia electrónica de exploración y transmisión. Difracción de rayos X. Descripción y operación del M.E.V.; Sistemas de Detección y modos de operación del instrumento. Conteo de granos, porosidades y espaciamientos dendríticos. Visualización de macro y micrografías. Estructuras brutas de fusión: aceros al carbono, hierro fundido blanco, gris, nodular, materiales no ferrosos, metales puros, materiales no ferrosos, metales puros. Estructuras conformadas: tracción, compresión, laminación. Estructuras tratadas térmicamente, cementación, endurecimiento por precipitación, temple.
Caracterización de Materiales Metálicos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción; factores que influyen en la selección de los materiales; ensayos en materiales metálicos relacionados a la composición y estructura; análisis térmico y metalográfico; ensayos de conformación plástica; microscopía óptica, microscopía electrónica de exploración, DRX; estudio de casos en análisis de fallas.
Ciencia de los Polímeros (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Estructuras moleculares, masas molares, configuración y conformación de cadenas poliméricas; termodinámica de transiciones primarias y secundarias; comportamiento de polímeros en solución; mezclas, aditivos y compatibilizaciones; morfología cristalina; mecanismos y cinética de cristalización de polímeros; difractometría por DRX y espectroscopia por FTIR; termogravimetría por TGA y cambios de entalpía por DSC; análisis termomecánico por TMA y mecánica dinámica por DMA.
Control de Estructura de Solidificación (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Estructuras cristalinas: introducción. Principales estructuras cristalinas. Estructuras Cristalinas Cúbicas, Cúbicas simples (CS), Cúbica de Caras Centradas (CFC), Cúbica de Cuerpo Centrado (CCC). Estructuras Cristalinas Hexagonales. Hexagonal Simple (HS), Hexagonal Compacta (HC). Direcciones cristalinas y planos cristalinos. Imperfecciones cristalinas. Soldaduras de metales: introducción. Principales objetivos del estudio de la solidificación de metales. Análisis matemático. Principales métodos desarrollados para el estudio de la transferencia de calor en la solidificación de metales. - Nucleación y Crecimiento: introducción. Nucleación homogénea. Nucleación heterogénea. Principales características de un sustrato. Morfología de crecimiento del núcleo sólido. Microestructura de solidificación: introducción. Microestructuras de metales puros. Microestructuras de metales impuros y aleaciones monofásicas. Microestructuras de Aleaciones Polifásicas-Sistema Eutéctico, Sistema Peritetico. Macroestructuras de Solidificación: introducción. Principales estructuras de Solidificación-Zona Coquilada, Zona Colunar, Zona Equiaxial Central. Control de estructuras de solidificación: introducción. Objetivos del control de las estructuras de Solidificación-Zona Coquilada, Zona Colunar, Zona Equiaxial Central. Métodos y procesos de refinación de Grano Procesos de refino de Grano Basados en el Método Mecánico, Procesos de refinación de grano basados en el método químico, Procesos de refinación de grano basados en el método térmico. Consideraciones finales.
Desgaste de Materiales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción; definición de desgaste; generalidades; clasificación; mecanismos de desgaste: por adhesión, por abrasión, por oxidación, por fatiga superficial, por corrosión, etc; Diseño para el desgaste; materiales resistentes al desgaste; equipos para simulación del desgaste: rueda de goma, CIAT (Continuous Impact and Abrasion Test), etc.
Estructuras de Solidificación (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Consideraciones iniciales: importancia tecnológica del fenómeno de la solidificación de metales; coeficiente interfacial de transferencia de calor; solidificación unidireccional; macroestructuras de solidificación; transición colunar-equiaxial; microestructuras de solidificación; correlación entre parámetros térmicos, parámetros estructurales y propiedades de materiales metálicos.
Fractura (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Resistencia teórica de los materiales y estado de tensión y deformación plana. Modos y mecanismo de fractura. Diagrama de análisis de fallos. Mecánica de la fractura lineal elástica (K). Mecánica de la fractura elasto-plástica (COD e integral J). Mecanismo de fractura frágil. Mecanismo de fractura dúctil.
Metalurgia de la soldadura (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Flujo de calor en soldadura. Ciclo térmico y repartición térmica. Influencias metalúrgicas del ciclo térmico. Reacciones químicas en la soldadura. Tensiones residuales. Distorsiones y fatiga. Defectos en juntas soldadas. Estudio de casos.
Metalurgia Física (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción. Estructura de metales. Recuperación, recristalización, y crecimiento de granos. Difusión. Nociones generales sobre aleaciones: diagramas de fases. Soluciones sólidas. Cinética de la transformación de fases. Endurecimiento por precipitación. Transformaciones martensíticas.
Materiales Compuestos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Micromecánica de los materiales compuestos. Fases dispersas y matrices. Conexión entre fase dispersa y matriz. Fabricación de materiales compuestos. Propiedades mecánicas. Aplicación de los materiales compuestos.
Materiales Poliméricos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción a polímeros. Clasificación de polímeros. Estructura molecular y peso molecular. Morfología y cristalinidad de polímeros. Mezclas poliméricas. Reología y procesamiento de polímeros. Propiedades mecánicas.
Nanomateriales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Nanoescalas; superficies heterogéneas; fuerza capilar y percolación; técnicas que involucran sol-gel y cristalización supramacromolecular; nanofibras, nanocones y nanotubos; arcillas organofílicas y nanoapatitas; preparación de muestras para microscopias, difractometría y resonancia magnética.
Procesamiento de Polímeros (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Materia prima; reología; extrusión; inyección de termoplásticos; moldes para inyección; soplado y rotomoldeo.
Procesos de Soldadura (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción (importancia, definición y clasificación de los procesos de soldadura al arco voltaico). Higiene y seguridad en la soldadura. Fenómenos físicos del arco voltaico (transferencias de carga eléctrica y de metal, estabilidad del arco). Procesos convencionales de soldadura a arco voltaico (electrodos revestidos, arco sumergido, electroescritor, MIG, MAG, alambre tubular y TIG). Procesos de alta densidad de energía (soldadura por plasma, láser y electron beam). Producción, consumo y rendimiento en soldadura. Estudio de casos.
Solidificación de los Metales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción. Redistribución de soluto en la solidificación de aleaciones. Transferencia de calor en la solidificación. Solidificación de aleaciones polifásicas. Correlación entre parámetros térmicos y estructuras de solidificación. Segregación y defectos. Estado actual y nuevas tendencias de investigación en solidificación.
Técnicas Experimentales en Solidificación de Metales y aleaciones (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Conceptos y aplicaciones del proceso de solidificación; sistemas de solidificación: vertical ascendente, vertical descendente y horizontal; correlación entre parámetros térmicos y estructuras brutas de fusión con propiedades mecánicas; técnicas experimentales tradicionales que se utilizan en la solidificación de metales y aleaciones: obtención de curvas de enfriamiento, mapeo térmico en sistemas metal-molde considerando la solidificación unidireccional, determinación experimental de la cinética de la solidificación y obtención de los parámetros térmicos (velocidad de isotermas liquidas, gradiente de temperatura, tasa de enfriamiento y tiempo local de solidificación); empleo de softwares para tratamiento de datos de la cinética de solidificación: Orign y Exel; Caracterización de la estructura bruta de fusión a través de técnicas tradicionales de metalografía: obtención y cuantificación de las estructuras de solidificación a niveles macro y microestructural; empleo de software especializado en caracterización y cuantificación Microstructural (Image Tool e Image J); aplicación de modelos matemáticos previstos en la literatura para crecimientos dendríticos.
Temas Especiales en Materiales y Procesos (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Disciplina abordando asuntos diversos, según el interés y la demanda de temas regionales.
Transformación de Fase (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción: conceptos generales, estados de equilibrio, estructura de materiale metálico. Termodinámica del equilibrio de fases: introducción, energía libre, equilibrio en sistemas con composición variable, sistemas con composición variable, sistemas con un componente, regla de las fases, alotropía o diagramas de fases. Los sistemas isomorfos-solución ideal, diagrama de fases de un sistema ideal, solidificación en equilibrio, determinación de las líneas líquidas y solidas en sistemas ideales, energía libre de soluciones no ideales; sistemas de dos componentes-sistema eutético, sistemas similares al peritético, sistemas complejos. La difusión atómica en régimen permanente, difusión atómica en régimen transitorio (segunda ley de Fick), mecanismo de movimientos atómicos, ecuación del coeficiente de difusión, difusión atómica en aleaciones binarias en que los dos elementos se desplazan. Solubilización y precipitación: introducción, endurecimiento por precipitación, mecanismos de endurecimiento, factores que influyen en la precipitación, precipitación dúplex. Sistema Ferro-Carbono: diagrama de equilibrio hierro-carbono, transformaciones isotérmicas, transformaciones con enfriamiento continuo, factores que influencian las curvas TTT, descomposición de la austenita, consideraciones finales.
Usinabilidad de los Materiales (4 créditos, 60 horas)
Contenido: Introducción al mecanizado de los materiales; geometría y cinemática de los procesos de mecanizado; la mecanización de los materiales: definición y cálculo del índice de usinabilidad, usinabilidad de las aleaciones de aluminio, usinabilidad del acero, usinabilidad del hierro fundido, maquinabilidad de polímeros, cerámicos y compuestos, aleaciones resistentes al callo; ensayos de maquinabilidad de los metales.