Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

MODULO (Nivel 1): ANÁLISIS DE PROPIEDADES EN MATERIALES, TRATAMIENTOS Y ENSAYOS

MATERIA (Nivel 2): Ingeniería de superficies, fricción y desgaste

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Descripción/Contenidos

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Descriptores

Características de las superficies, Tecnología de vacío, Técnicas de estudio de la estructura superficial, Análisis de la composición superficial superficies, Rugosidad y topografía superficial, Propiedades mecánicas de las superficies, Dureza, Tribología: Fricción, Lubricación, Desgaste adhesivo, Desgaste abrasivo.

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Competencias genéricas

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones ¿y los conocimientos y razones últimas que las sustentan¿ a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

CG1 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios, habitualmente multidisciplinares, relacionados con la caracterización, comprensión, diagnóstico, elección de materiales y diseño y gestión de los procesos de fabricación y tratamiento correspondientes.

CG2 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades económicas, medioambientales, sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.

CG3 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) tanto oralmente como por escrito, a públicos especializados y no especializados en materiales y procesos de fabricación, de un modo claro y sin ambigüedades, adaptándose siempre a las prácticas y formas de expresión de cada entorno concreto.

CG4 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando, una vez finalizado el máster, de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

CG5 - Que los estudiantes sean capaces de identificar y relacionarse con los foros nacionales e internacionales, centros de investigación, científicos y profesionales, de las áreas de materiales y de procesos de fabricación, especialmente con aquellos grupos que detentan el liderazgo de sus especialidades a nivel nacional e internacional.

CG6 - Que los estudiantes adquieran la formación y destrezas propias de un investigador científico, particularmente su espíritu crítico, su capacidad de identificación, análisis y contraste de las fuentes solventes de información, el método y el rigor a la hora de plantear propuestas, proponer modelos, realizar experimentos y analizar resultados, así como la precisión y la moderación a la hora de emitir juicios.

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Competencias específicas

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Resultados aprendizaje

Cuando termina la formación, los estudiantes serán capaces de:

• Aplicar los conocimientos adquiridos acerca d el análisis, el ensayo y los tratamientos de materiales y resolver problemas relacionados con la caracterización, comprensión, diagnóstico, elección de materiales, diseño, gestión de los procesos de fabricación y tratamiento correspondientes en entornos nuevos o poco conocidos, habitualmente multidisciplinares.
• Integrar los conocimientos adquiridos en las asignaturas de la Materia de Análisis de Propiedades en Materiales, Tratamientos y Ensayos para formular juicios a partir de una información que incluya reflexiones técnicas, económicas, medioambientales, sociales y éticas.
• Comunicar sus conclusiones tanto oralmente como por escrito, a públicos especializados y no especializados en la Materia de Análisis de Propiedades en Materiales, Tratamientos y Ensayos , de un modo claro y sin ambigüedades, adaptándose siempre a las prácticas y formas de expresión de cada entorno concreto.
• Poseer las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar adquiriendo conocimientos sobre el análisis, el ensayo y los tratamientos para la mejora de las propiedades de materiales , una vez finalizado el Máster, de un modo autodirigido o autónomo.
• Identificar y relacionarse con los foros nacionales e internacionales, centros de investigación, científicos y profesionales, relacionados con el análisis, el ensayo y los tratamientos para la mejora de las propiedades de materiales.
• Adquirir la formación y destrezas propias de un investigador científico en el campo del análisis, el ensayo y los tratamientos de materiales , como son: espíritu crítico, capacidad de identificación, análisis y contraste de las fuentes solventes de información, método y rigor a la hora de plantear propuestas, proponer modelos, realizar experimentos y analizar resultados, así como la precisión y la moderación a la hora de emitir juicios, entre otros.
• Poseer los conocimientos fundamentales sobre las bases teóricas – físicas y químicas – de la naturaleza, propiedades y comportamiento de los materiales, aplicadas al análisis, el ensayo y los tratamientos de materiales.
• Conocer los fundamentos tecnológicos y científicos relacionados con el análisis, el ensayo y los tratamientos de materiales , aplicar modelos teóricos y herramientas físicas y matemáticas (incluyendo simulaciones numéricas) al diagnóstico y resolución de problemas.
• Conocer y aplicar técnicas experimentales y diseños de experimentos válidos y adecuados para el estudio y el análisis de los materiales.
• Aprender sobre la naturaleza multidisciplinar del análisis, el ensayo y los tratamientos de materiales , siendo conscientes de los distintos conocimientos y tecnologías necesarios para trabajar con éxito en dicho campo.
• Tener en cuenta aspectos relacionados con gestión, calidad y logística de las decisiones que puedan tomar como resultado de sus análisis de un problema  relacionado con la Ciencia de los Materiales.
• Entender y evaluar el impacto de sus diagnósticos y decisiones en los contextos económico, ambiental y social de la Ciencia de los Materiales.

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Metodología

Metodologías Docentes

Clases Magistrales

Clases Prácticas

Trabajo Autónomo

Tutorías

Actividades Formativas

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Idiomas

CASTELLANO

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Evaluación

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Temario

Los objetivos de la asignatura son:

• Familiarizar al alumno con las características de las superficies de los materiales empleados en  ingeniería y las técnicas de análisis y medición actuales.
• Estudiar los problemas de comportamiento en servicio de las superficies de los materiales, prestando especial atención a los problemas tribológicos (fricción y desgaste).
• Estudiar las técnicas avanzadas de modificación superficial para la resolución de problemas tribológicos y desarrollo de superficies funcionales, estudio que se profundizará en la otra asignatura de ingeniería de superficies del máster (TTS).

El programa está dividido en 12 temas:

1 – INTRODUCCION A LA INGENIERIA DE SUPERFICIES

• Importancia de las superficies en ciencia e ingeniería de los materiales: vida en servicio y funcionalización de materiales
• Algunos ejemplos de aplicaciones tecnológicas.

 2 – TECNOLOGIA DE VACIO

• Importancia del vacío en el tratamiento y análisis de superficies.
• Grados de vacío: bajo, medio, alto y ultra-alto.
• Tecnología de vacío: estanqueidad, bombas y medidores.

 3 – TECNICAS DE ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA SUPERFICIAL

• Microscopía óptica.
• Microscopía electrónica: SEM y TEM.
• Microscopías de contacto: STM, AFM, etc..

 4 – TECNICAS DE ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA

• Difracción de rayos X: XRD y G-XRD.
• Difracción de electrones: TEM y EBSD.
• Difracción de neutrones.

 5 – ANALISIS DE LA COMPOSICION SUPERFICIAL

• Clasificación de las técnicas de análisis.
• Espectroscopía RBS.
• Espectroscopía de masas: SIMS.
• Espectroscopías de rayos X: Fluorescencia, EDS.
• Espectroscopías electrónicas: AES y XPS.
• Espectroscopía de descarga luminiscente GD-OES.

 6 – RUGOSIDAD Y TOPOGRAFIA SUPERFICIAL

• Parámetros de rugosidad: Ra, Rq, Rz, Rt, Rsk, Rk, etc. Significado y utilidad.
• Métodos mecánicos y ópticos de medida de la rugosidad.

 7 – PROPIEDADES MECANICAS DE LAS SUPERFICIES

• Contacto Hertziano entre superficies. Indice de plasticidad.
• Dureza superficial. Escalas de uso industrial y métodos de ensayo.
• Microdureza y nanoindentación.

 8 – OTRAS CARACTERISTICAS DE LAS SUPERFICIES

• Espesor de recubrimientos
• Tensiones superficiales.
• Adhesión de recubrimientos.
• Energía superficial.
• Conductividad eléctrica superficial
• Propiedades ópticas.

 9 – TRIBOLOGÍA: FRICCION

• Objeto de estudio de la Tribología y breve resumen de su evolución histórica.
• Concepto de Fricción. Leyes clásicas que la describen.
• Coeficiente de fricción. Ordenes de magnitud para los sistemas más habituales.
• Métodos de ensayo para medir la fricción.
• Modelos que explican los mecanismos de fricción.
• Fricción en materiales metálicos, cerámicos y poliméricos.

 10 – LUBRICACION

• Propiedades de los lubricantes líquidos. Viscosidad.
• Lubricación hidrodinámica, elastohidrodinámica y de contacto.
• Lubricantes industriales y aditivos.
• Lubricación sólida.

 11 – DESGASTE ADHESIVO

• Tipos de desgaste. Evaluación cuantitativa: coeficiente de desgaste.
• Métodos de ensayo para medir el desgaste.
• Desgaste adhesivo. Regímenes suave y severo.
• Parámetros que influyen en el desgaste adhesivo.
• Tribocorrosión.
• Desgaste adhesivo en materiales metálicos, cerámicos y polímeros.
• Fretting.

 12 – DESGASTE ABRASIVO

• Desgaste ocasionado por partículas duras.
• Desgaste abrasivo en materiales metálicos, cerámicos y polímeros.
• Erosión.
• Cavitación.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

BIBLIOGRAFIA BASICA

[FEL86]     Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis

                   L. C. Feldman & J. W. Mayer

                   North Holland, 1986

[HUT92]    Tribology

                   I. M. Hutchings

                   Arnold, 1992.

[PUE10]    Tecnología de Superficies en Materiales

                   José Antonio Puértolas, Ricardo Ríos, Miguel Castro y J. M. Casals Ed.

                   Editorial Síntesis, 2010.

[VAZ00]    Ciencia e Ingeniería de la Superficie de los Materiales Metálicos.

                   A. J. Vázquez y J. J. De Damborenea, Ed.

                   CENIM - CSIC, 2000.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA

[ALB03]    Láminas delgadas y recubrimientos.

                   J.M. Albella

                   Editorial CSIC, 2003

[BHU91]    Handbook of Tribology

                   B. Bhushan & B. K. Gupta

                   Mc Graw-Hill, 1991

[PRU94]     Introduction to surface physics

                   M. Prutton

                   Oxford Science Publications, 1994.

[RAB95]    Friction and Wear of Materials

                   E. Rabinowicz

                   John Wiley & Sons, 1995 (2^nd edition).

[SAR99]     Desgaste de Metales

                   A.D. Sarkar

                   Limusa, 1999.

[VIC97]     Surface Analysis

                   J.C. Vickerman

                   Willey, 1997.

[WIL94]     Engineering Tribology

                   J.A. Williams

                   Oxford, 1994.

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Lugar de impartición

Aulario UPNA (Campus de Arrosadía, Pamplona)

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