UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA DIRECCIÓN GENERAL DE ASUNTOS ACADÉMICOS

PROGRAMA DE ASIGNATURA POR COMPETENCIAS

I. DATOS DE IDENTIFICACIÓN

1. Unidad Académica (s):

6. HC: 02 HL__02__ HT 02 HPC___ HCL__ HE 02 CR 08 7. Ciclo Escolar: 2011-2 8. Etapa de formación a la que pertenece: Disciplinaria 9. Carácter de la Asignatura: Obligatoria 10. Requisitos para cursar la asignatura: Química General

CENTRO DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA VALLE DE LAS PALMAS

2. Programa (s) de estudio: (Técnico, Licenciatura (s) Ingeniería Mecánica 3. Vigencia del plan:2009-2

4. Nombre de la Asignatura Ciencia de los Materiales 5. Clave 12197

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ELABORACIÓN

Fecha de elaboración: 10/05/2010.

Formuló: _ ___________________________________

Dr. Arturo Abúndez Pliego Vo. Bo. Patricia Avitia Carlos

Cargo: Subdirección – Centro de Ingeniería y Tecnología

Formuló:_______________________________________

M.I Antonio Gómez Roa

Formuló:__________________________________________

M. en C. Benjamin González Vizcarra.

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II. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO

Esta unidad de aprendizaje está ubicada en la etapa disciplinaria de la carrera de Ingeniería Mecánica de CITEC, es de carácter

obligatorio y está relacionada con las unidades de enseñanza aprendizaje de procesos de manufactura y las propiedades de los

materiales de ingeniería, con el fin de identificar el procesamiento y material óptimo para una aplicación específica. Para cursarla es

recomendable haber acreditado las unidades de aprendizaje de química general. Y es requisito indispensable para cursar las unidades

de enseñanza aprendizaje de manufactura y procesos de manufactura de sexto y séptimo semestre respectivamente.

Durante el desarrollo de esta unidad de aprendizaje se relacionará la estructura atómica y naturaleza de los materiales de ingeniería con

sus propiedades básicas, destacando los materiales metálicos, cerámicos, poliméricos y compuestos.

III. COMPETENCIAS DEL CURSO

Comprender y diferenciar las clasificaciones de los materiales de ingeniería, con el fin de seleccionar el material más apropiado,

para que a partir del análisis y resolución de casos prácticos donde se encuentre un punto óptimo entre el desempeño – síntesis –

propiedades – costo para una necesidad específica, mediante el trabajo cooperativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia a

la diversidad de ideas entre compañeros de clase.

IV EVIDENCIA DE DESEMPEŇO

A través de técnicas didácticas diversas se fortalecerá la relación docente-estudiante. Aplicando simulaciones, solución de

problemas, análisis de casos prácticos.

Evidencia de comportamiento:

Asistencia (80%) y participación en clases mediante comentarios, debates y reflexiones con sus compañeros, además de la

participación en foros en la plataforma Blackboard.

Evidencia de desempeño

Resolución de problemas en clase y extraclase.

Investigación de diversos tópicos relacionados con la asignatura ó con alguna aplicación de ésta en el ámbito científico,

industrial o en actividades cotidianas.

Evidencia de producto

Reporte de prácticas de laboratorio y/o talleres.

Portafolio (problemario y reportes de investigación).

Evidencia de conocimiento

Resolución de exámenes escritos (3 exámenes parciales y una exposición).

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V. DESARROLLO POR UNIDADES

COMPETENCIA:

Diferenciar y enumerar las diversas clasificaciones de los materiales de ingeniería, mediante el análisis de las propiedades físicas y químicas de los materiales utilizados para la manufactura de diversos elementos mecánicos, para comprender e identificar el material idóneo que cumpla con la relación de desempeño – síntesis – propiedades – costo, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia a las ideas de sus compañeros.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 03 HL 01 HT 00 I. Introducción a la ciencia de los materiales

1.1 Clasificación de los materiales. 1.2 Clasificación funcional de los materiales. 1.3 Clasificación de los materiales con base en su estructura. 1.4 Efectos ambientales y de otra índole. 1.5 Diseño y selección de materiales para aplicaciones específicas.


COMPETENCIA:

Definir y Diferenciar los tipos de enlaces y estructuras cristalinas presentes en los materiales de ingeniería utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; a través de la aplicación de conocimientos previos de química básica y del análisis de la información localizada en la tabla periódica, en el que se asocia las propiedades intrínsecas y extrínsecas de los elementos químicos y sus compuestos, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 04 HL 00 HT 00 II. Estructura atómica

2.1 Estructura del átomo.

2.2 Estructura electrónica del átomo.

2.3 Información relevante en la tabla periódica.

2.4 Enlaces atómicos.

2.5 Energía de enlace y espaciado interatómico.

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COMPETENCIA: Definir y asociar los materiales cristalinos y amorfos de ingeniería utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; a

través del análisis de la relación existente entre la distribución y empaquetamiento de los elementos químicos y las propiedades

físico-químicas de los materiales, el que se propicie el trabajo colaborativo de respeto y tolerancia hacia sus compañeros de clases.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 03 HL 01 HT 00 UNIDAD III. Arreglos atómicos y iónicos.

3.1 Orden de corto y largo alcance.

3.2 Materiales amorfos

3.3 Redes, celdas unitarias, bases y estructuras cristalinas.

3.4 Transformaciones alotrópicas ó polimórficas.

3.5 Índices de Miller para puntos, direcciones y planos en la celda unitaria.

3.6 Sitios intersticiales.

3.7 Ley de bragg.


COMPETENCIA: Describir la importancia de los defectos e imperfecciones presentes en los materiales de ingeniería utilizados en la manufactura

de elementos mecánicos; a través del análisis de la relación existente entre distorsión de la red cristalina originada por un defecto

con las propiedades de dichos materiales, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 03 HL 00 HT 00 UNIDAD IV. Imperfecciones en los arreglos atómicos.

4.1 Defectos puntuales.

4.2 Dislocaciones.

4.3 Defectos superficiales.

4.4 Importancia de los defectos

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COMPETENCIA:

Comprender y establecer la importancia de las propiedades mecánicas de los materiales de ingeniería utilizados en la

manufactura de elementos mecánicos; para que a través de modelos matemáticos en las que se involucra diversas variables se

pueda estimar el esfuerzo la deformación y otros parámetros a partir de ensayos mecánicos de tensión, flexión, dureza e impacto,

mediante trabajo en equipo en el que se propicie el respeto y la tolerancia a sus compañeros.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 04 HL 01 HT 01

UNIDAD V. Propiedades Mecánicas.

5.1 Terminología de las propiedades mecánicas.

5.2 El ensayo de tensión y el diagrama de Esfuerzo – deformación.

5.3 Propiedades obtenidas a partir del diagrama de Esfuerzo – deformación.

5.4 Definición de esfuerzo real y deformación real y su diagrama.

5.5 Ensayo de flexión.

5.6 Dureza y sus diferentes métodos.

5.7 El ensayo de impacto.

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COMPETENCIA:

Comprender y aplicar los conceptos de difusión, nucleación, crecimiento y solidificación, de los materiales ingeniería utilizados

en la manufactura de elementos mecánicos; a través del análisis de la relación que existe entre las propiedades mecánicas y los

gradientes de concentración, distribución y velocidad de especies químicos en los materiales, mediante trabajo colaborativo en el

que se propicie el respeto y la tolerancia.


UNIDAD VI. Movimientos de átomos y iones en materiales.

6.1 Definición de difusión.

6.2 Estabilidad de átomos y iones (ecuación de Arrhenius).

6.3 Mecanismos de difusión.

6.4 Energía de activación en la difusión.

6.5 Velocidad de difusión (primera ley de Fick)

6.6 Factores que afectan la difusión.

6.7 Perfil de composición (segunda ley de Fick)

6.8 Nucleación, crecimiento y curvas de enfriamiento (solidificación).

6.8.1 Nucleación.

6.8.2 Mecanismo de crecimiento

6.8.3 Curvas de enfriamiento.

6.8.4 Estructura de una pieza colada.

6.8.5 Defectos de solidificación.

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COMPETENCIA: Comprender e interpretar las propiedades mecánicas con las transformaciones de fases existentes en las aleaciones de los

materiales de ingeniería utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; mediante el análisis de diagramas de solidificación

y cálculos matemáticos para estimar la composición química, temperatura de fusión y fases asociadas con las propiedades

mecánicas de los materiales, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.


UNIDAD VII. Soluciones Sólidas y equilibrio de fases.

7.1 Fases y diagramas de fases.

7.2 Solubilidad y soluciones sólidas.

7.3 Condiciones para la solubilidad sólida ilimitada.

7.4 Reforzamiento por solución sólida.

7.5 Diagramas de fases isomorfos.

7.6 Solidificación de una aleación de solución sólida.

7.7 Reforzamiento por dispersión y diagramas de fases eutécticos.

7.7.1 Compuestos intermetâlicos.

7.7.2 Diagramas de fases con reacciones entre tres fases.

7.7.3 Diagramas de fases eutécticas

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COMPETENCIA: Comprender y relacionar las propiedades mecánicas con las transformaciones de fases existentes en las aleaciones ferrosas

utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; mediante el análisis del diagrama Fe – FeC y cálculos matemáticos para

determinar el tipo de acero, fases presentes y temperatura de transformación asociadas con las propiedades mecánicas de los

materiales de hierro, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.


UNIDAD VIII. Materiales Ferrosos.

8.1 Nucleación y crecimiento en las reacciones en estado sólido.

8.2 Diagrama hierro carburo de Hierro Fe – FeC.

8.3 Estructuras obtenidas a partir de una reacción eutectoide en el acero (Cementita, Austenita, Ledeburita, Ferrita y Perlita

8.4 Designación y clasificación de los aceros.

8.5 Tratamientos térmicos simples.

8.6 Tratamientos térmicos isotérmicos.

8.7 Tratamiento térmico de temple y revenido.

8.8 Efecto de los elementos aleantes.

8.9 Aplicación de la templabilidad.

8.10 Tratamientos superficiales.

8.11 Aceros inoxidables.

8.12 Hierros fundidos.

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COMPETENCIA: Comprender e identifica las propiedades mecánicas y fases existentes en aceros especiales utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; mediante el análisis de las propiedades mecánicas conferidas por los elementos aleantes y sus aplicaciones tecnológicas de este tipo de acero, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 06 HL 01 HT 01 UNIDAD IX. Otros tipos de Aceros.

9.1 Aceros especiales (Aleados). 9.1.1 Propósito de la aleación. 9.1.2 Efecto de la aleación en las fases del acero. 9.1.3 Aceros al Níquel (Serie 2xxx). 9.1.4 Aceros al cromo (serie 5xxx). 9.1.5 Aceros al Níquel – cromo (serie 3xxx) 9.1.6 Aceros al Manganeso (serie 31xx) 9.1.7 Otros aceros

9.2 Aceros para herramienta. 9.2.1 Clasificación de aceros para herramientas 9.2.2 Características de los aceros para herramienta. 9.2.3 Clasificación de aceros de acuerdo asu aplicación (W,S,O,A, D, H, T M, P L F).


COMPETENCIA: Comprender y relacionar las propiedades mecánicas con las transformaciones de fases existentes en las aleaciones no ferrosas utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; mediante el análisis de los diagramas de fases y cálculos matemáticos para determinar el tipo de aleación, fases presentes y temperatura de transformación asociadas con las propiedades mecánicas de los materiales no ferrosas, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 04 HL 01 HT 01 UNIDAD X. Aleaciones no ferrosas.

10.1 Aleaciones de aluminio. 10.2 Aleaciones de Magnesio y Berilio. 10.3 Aleaciones de cobre. 10.4 Aleaciones de Níquel y cobalto, aleaciones de titanio. 10.5 Materiales refractarios y Preciosos.

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COMPETENCIA: Definir y diferenciar las propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, así como su síntesis y procesamiento de los materiales cerámicos y vítreos (amorfos) utilizados en la manufactura de algunos elementos mecánicos; a través del análisis de la distribución y empaquetamiento atómico y estructural de los elementos químicos, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 04 HL 01 HT 01 UNIDAD XI. Materiales Cerámicos.

11.1 Aplicaciones de las cerámicas. 11.2 Propiedades de las cerámicas. 11.3 Síntesis y procesamiento de polvos cerámicos. 11.4 Características de las cerámicas sinterizadas. 11.5 Vidrios. 11.6 Vitrocerámicos. 11.7 Refractarios.


COMPETENCIA: Definir y diferenciar las propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, así como su síntesis, procesamiento y clasificación de los materiales poliméricos utilizados en la manufactura de algunos elementos mecánicos; a través del análisis de la distribución, grado de polimerización, tipo de polímero, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 04 HL 01 HT 01 UNIDAD XII. Materiales Poliméricos.

12.1 Clasificación de los polímeros. 12.2 Polimerización por adición y por condensación. 12.3 Grado de polimerización. 12.4 Termoplásticos comunes. 12.5 Efecto de la temperatura sobre los termoplásticos. 12.6 Polímeros termoestables. 12.7 Adhesivos. 12.8 Procesamiento y reciclaje de polímeros.

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COMPETENCIA: Comprender y relacionar las propiedades en general en los materiales compuestos utilizados en la manufactura de elementos mecánicos; mediante el análisis de las propiedades, distribución y morfología de los elementos combinados y cálculos matemáticos para determinar el grado de reforzamiento conferidas de un material a otro, mediante trabajo colaborativo en el que se propicie el respeto y la tolerancia.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 04 HL 01 HT 01 UNIDAD XIII. Materiales Compuestos.

13.1 Materiales compuestos endurecidos por dispersión. 13.2 Materiales compuestos particulados. 13.3 Materiales compuestos reforzados con fibras. 13.4 Características de los materiales compuestos reforzados con fibras. 13.5 Fabricación de fibras y materiales compuestos. 13.6 Sistemas reforzados con fibras y sus aplicaciones. 13.7 Materiales compuestos laminares. 13.8 Ejemplos y aplicaciones de materiales compuestos laminares.


COMPETENCIA: Investigar y exponer un artículo relacionado con el desarrollo y/ó aplicación de un nuevo material el cual este asociado el desarrollo de elementos mecánicos ó ingeniería Mecánica en el que a través de una exposición analice, refuerce y asocie los conocimientos adquiridos en esta unidad de aprendizaje, con el fin de que responda los cuestionamientos de sus interlocutores a través de un marco de respeto y tolerancia a sus compañeros.

CONTENIDO DURACIÓN HC: 00 HL 05 HT 00 UNIDAD XIV. Temas selectos de aplicaciones de Ingeniería mecánica.

14.1 Desarrollo y exposición de un tema o caso de la aplicación de Ingeniería mecánica.

Exposición de un tema selecto de ingeniería Mecánica, y/ó los termas correspondientes a los capítulos de materiales cerámicos, poliméricos y compuestos.

i. Contenido ii. Calidad del material didáctico iii. Dominio del tema expuesto iv. Tiempo.

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VI. Estructura de las actividades del laboratorio y/o taller.

Práctica No. 1 Nombre de la unidad: Clasificación de Materiales.

CONTENIDO TEMÁTICO

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

MATERIAL Y EQUIPO DE APOYO

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

EVIDENCIA DE DESEMPEÑO

TIEMPO

1.1 Clasificación de

los materiales.

Para la unidad se aplicarán las siguientes estrategias: a)- Exposición en clase por parte del maestro b)- Investigación bibliográfica o en internet de temas por parte de los alumnos, individual c)- Desarrollo experimental de la práctica. d)- Elaboración de ejercicios en clase, individual o en equipo

Para toda la unidad Pizarrón, proyector de acetatos, pantalla cañón, cpu Laboratorio y diversos materiales (cerámicos, polímeros metálicos vidrios etc.)

Evaluación escrita al finalizar la unidad. Considerar las tareas que se les asignen a los alumnos, las participaciones en clase, los trabajos de investigación y las conclusiones de los grupos de discusión

Cuadro comparativo de las propiedades básicas de los materiales. Resistencia mecánica, a la temperatura, al choque térmico, al rayado etc. Redacción de informe de laboratorio.

2 hrs.

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Práctica No. 2 Nombre de la unidad: Estructura atómica.

CONTENIDO TEMÁTICO





TIEMPO

1.2 Estructura

atómica

Para la unidad se aplicarán las siguientes estrategias: a)- Exposición en clase por parte del maestro b)- Investigación bibliográfica o en internet de temas por parte de los alumnos, individual c)- Desarrollo experimental de la práctica d)- Elaboración de ejercicios en clase, individual o equipo

Para toda la unidad Pizarrón, proyector de acetatos, pantalla cañón, cpu Laboratorio y Esferas de unicel. Pegamento, palillos de madera. Pintura etc.


Cuadro comparativo de las características de los diferentes arreglos atómicos. Prototipos de estructuras cristalinas con esferas de unicel. Redacción de informe de laboratorio.

2 hrs.

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Práctica No. 3 Nombre de la unidad: Arreglos atómicos y iónicos.

CONTENIDO TEMÁTICO





TIEMPO

1.3 Arreglos atómicos

y iónicos.

Para la unidad se aplicarán las siguientes estrategias: a)- Exposición en clase por parte del maestro b)- Investigación bibliográfica o en internet de temas por parte de los alumnos, individual c)- Desarrollo experimental de la pràctica d)- Elaboración de ejercicios en clase, individual o equipo

Para toda la unidad Pizarrón, proyector de acetatos, pantalla cañón, cpu Laboratorio y Esferas de unicel. Papel milimétrico. Lápiz regla. Agua con jabón


Diagramas en celdas unitarias con cálculos de puntos, direcciones y planos cristalográficos (Índices De Miller). Redacción de informe de laboratorio.

2 hrs.

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Práctica No. 4 Nombre de la unidad: Propiedades Mecánicas.

CONTENIDO TEMÁTICO





TIEMPO

1.4 Propiedades

Mecánicas.

Para la unidad se aplicarán las siguientes estrategias: a)- Exposición en clase por parte del maestro b)- Investigación bibliográfica o en internet de temas por parte de los alumnos, individual c)- Desarrollo experimental de la pràctica d)- Elaboración de ejercicios en clase, individual o equipo

Para toda la unidad Pizarrón, proyector de acetatos, pantalla cañón, CPU Laboratorio de pruebas mecánicas máquina de tensión. Acero


Elaboración de gráfica de Esfuerzo deformación y tabla de resultados que se pueden obtener de ésta. Redacción de informe de laboratorio.

2 hrs.

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Práctica No. 5 Nombre de la unidad: Materiales Ferrosos.

CONTENIDO TEMÁTICO





TIEMPO

1.5 Materiales

Ferrosos.


Para toda la unidad Pizarrón, proyector de acetatos, pantalla cañón, cpu. Laboratorio de pruebas mecánicas Maquina de tensión. Horno para tratamientos térmicos. Acero

Evaluación (prueba objetiva) escrita al finalizar la unidad. Considerar las tareas que se les asignen a los alumnos, las participaciones en clase, los trabajos de investigación y las conclusiones de los grupos de discusión

Determinación de temperaturas para tratamientos térmicos del acero. Elaboración de gráfica de Esfuerzo deformación y tabla comparativa de resultados de las propiedades obtenidas en dichos ensayos. Redacción de informe de laboratorio.

2 hrs.

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Práctica No. 6 Nombre de la unidad: Materiales Cerámicos, Poliméricos y compuestos.

CONTENIDO TEMÁTICO





TIEMPO

1.6 Materiales Cerámicos, Poliméricos y compuestos.


Para toda la unidad Pizarrón, proyector de acetatos, pantalla, cañón, cpu. Laboratorio pruebas mecánicas. Maquina de ensayos de compresión Horno para tratamientos térmicos. Cerámicos


Determinación de temperaturas para tratamientos térmicos del acero. Elaboración de gráfica de Esfuerzo deformación y tabla comparativa de resultados de las propiedades obtenidas en dichos ensayos. Redacción de informe de laboratorio.

2 hrs.

OBSERVACIONES: a)- Elaboración de tareas b- Investigación bibliográfica o en internet de temas por parte de los alumnos, en equipo. c)- Discusión de temas en grupo y redacción de conclusiones. d).- Elaboración de informe de laboratorio.

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VII. METODOLOGÍA DE TRABAJO

El curso se llevará a cabo principalmente mediante aplicaciones de casos prácticos de los conocimientos transmitidos por el docente. Además, durante el semestre el estudiante resolverá ejercicios en los cuales aplicará los principios fundamentales de los materiales, éste será revisado periódicamente por el académico verificando avances. Al finalizar el curso el estudiante podrá diferenciar y clasificar los tipos de materiales en función a su estructura cristalina, síntesis y procesamientos con los cuales podrá seleccionar las posibles aplicaciones tecnológicas con el material de ingeniería óptimo que cumpla con relación Desempeño – Síntesis – Propiedades – Costo.

VIII CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1.- Asistencia y Participación en clase. 10% 2.- Elaboración de problemas y tareas. 20%

Las tareas deberán traer fecha, nombre, número de tarea,

Fuente Bibliográfica, etc. para que una vez revisada sea anexada al portafolio de evidencias.

3.- Prácticas de laboratorio y Talleres. 20%

Las prácticas deberán estar en un formato de informe técnico el cual tendrá:

o Portada, (Con información de la materia, fecha nombre de la práctica, etc.)

o Objetivos

o Desarrollo experimental.

o Resultados.

o Análisis y/ó conclusiones.

o Hojas numeradas.

o Con la mejor presentación posible

4.- Portafolio. (Problemas resueltos y prácticas de laboratorio). 20% 5.- Exámenes parciales (3 exámenes parciales y una exposición). 30% 100% Nota: La calificación de cada parcial será resultado de la sumatoria de cada uno de los aspectos antes descritos. La calificación final será el promedio de las calificaciones parciales.

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IX BIBLIOGRAFÍA

Básica Complementaria

Fundamentos de Ingeniería y Ciencia de

Materiales, Askeland Donald R., Fulay Pradeep P.,

Segunda edición, editorial CENGAGE Learning,

México, D.F. 2010.

Ciencia e Ingeniería de los materiales, Askeland

Donald R., Phule Pradeep P., sexta edición,

editorial CENGAGE Learning, México, D.F. 2011.

Fundamentos de la Ciencia e Ingenieria de los

Materiales. Smith W. F., Mc Graw – Hill /

Interamericana.

Introducción a la Metalurgia Física.

Avner Syndey H., Segunda edición, Editorial, Mc

Graw – Hill, México, D.F, 1988.

Asm Metals Hand Books The Materials Information

Company

Normas ASTM.

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