Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2017/2018 | Otros años:  2016/2017  |  2015/2016  |  2014/2015  |  2013/2014 
Máster Universitario en Ingeniería de Materiales y Fabricación
Código: 72147 Asignatura: Ingeniería de superficies: fricción y desgaste
Créditos: 3 Tipo: Obligatoria Curso: 1 Periodo: 1º S
Departamento: Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales
Profesores
RODRIGUEZ TRIAS, RAFAEL (Resp) GARCIA LORENTE, JOSÉ ANTONIO

Partes de este texto:

 

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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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

CE1 - Que los estudiantes posean conocimientos fundamentales sobre las bases teóricas, físicas y químicas de la naturaleza, propiedades y comportamiento de los materiales.

CE3 - Que los estudiantes conozcan y sepan aplicar modelos teóricos y herramientas físicas y matemáticas (incluyendo simulaciones numéricas) al diagnóstico y resolución de problemas, tanto de materiales como de procesos de fabricación.

CE4 - Que los estudiantes conozcan y sepan aplicar las técnicas experimentales necesarias para el análisis y caracterización de los materiales y su comportamiento en servicio.

CE6 - Que los estudiantes interioricen la naturaleza multidisciplinar de la Ingeniería de Fabricación y de la Ciencia de Materiales, siendo conscientes de los distintos conocimientos y tecnologías necesarios para trabajar con éxito en dichos campos.

CE7 - Que los estudiantes no pierdan de vista los aspectos relacionados con gestión, calidad y logística de las decisiones que puedan tomar como resultado de sus análisis de un problema.

CE8 - Que los estudiantes entiendan y sepan evaluar el impacto de sus diagnósticos y decisiones en los contextos económico, ambiental y social.

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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

ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Clases expositivas/participativas 30 100%
Prácticas 10 50%
Actividades de aprendizaje cooperativo y realización de proyectos en grupo 0 0%
Estudio y trabajo autónomo del estudiante 30 0%
Tutorías y pruebas de evaluación 5 100%

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Relación actividades formativas-competencias

ACTIVIDAD FORMATIVA Competencias
Clases expositivas/participativas CB6, CB7, CB8, CB9, CB10, CG1, CG2, CG3, CG4, CG5, CG6, CE1, CE3, CE4, CE6, CE7, CE8
Prácticas CB6, CB7, CB8, CB9, CB10, CG1, CG2, CG3, CG4, CG5, CG6, CE1, CE3, CE4, CE6, CE7, CE8
Actividades de aprendizaje cooperativo y realización de proyectos en grupo  
Estudio y trabajo autónomo del estudiante CB6, CB7, CB8, CB9, CB10, CG1, CG2, CG3, CG4, CG5, CG6, CE1, CE3, CE4, CE6, CE7, CE8
Tutorías y pruebas de evaluación CB6, CB7, CB8, CB9, CB10, CG1, CG2, CG3, CG4, CG5, CG6, CE1, CE3, CE4, CE6, CE7, CE8

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Idiomas

CASTELLANO

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Evaluación

SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA PONDERACIÓN MÁXIMA
Pruebas globales de evaluación de conocimiento (examen tipo test, examen final, etc.) 40.0 % 40.0 %
Pruebas de seguimiento continuo (trabajos propuestos, guiones de prácticas, etc.) 10.0 % 10.0 %
Trabajos y presentaciones orales (individuales y/o en grupo) 50.0 % 50.0 %

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Contenidos

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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Temario

Esta asignatura es fundamental para la comprensión de la parte más vital de los materiales como es su superficie. La superficie de los materiales es clave en su comportamiento en servicio, pues interacciona continuamente con su entorno. Los problemas de fatiga, descaste, fricción, corrosión y oxidación, así como los tratamientos protectores no pueden comprenderse bien sin un conocimiento suficiente de las características superficiales de los materiales. Además las superficies son la parte de los materiales que mejor puede modificarse para darles nuevas funcionalidades mecánicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, biológicas...

 

 

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 las otras dos asignaturas de ingeniería de superficies del máster: Tratamientos térmicos y Superficiales y Functional Coatings.

 

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 su profesor 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.

 

[LUD96]    Friction, Wear, Lubrication: A Textbook in Tribology

                   K. Ludema

                   CRC Press, 1996

 

[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 (2nd 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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