Este libro está diseñado para un primer curso de ingeniería de materiales. El campo comprendido por esta área de la profesión del ingeniero se conoce como «ciencia e ingeniería de materiales». Para mí, esta denominación realiza dos funciones importantes. En primer lugar, se trata de una descripción exacta del equilibrio entre los principios científicos y la ingeniería práctica que se precisa al seleccionar los materiales apropiados en la tecnología moderna. En segundo lugar, sirve de guía para organizar este libro.
Cada palabra define una parte distinta. Tras un breve capítulo introductorio, la palabra «ciencia» califica a la Parte I, sobre «Los fundamentos». Los Capítulos 2 a 6 tratan diversos temas de física y química aplicada. Son la base para comprender los principios de la «ciencia de materiales». Supongo que algunos estudiantes seguirán este curso sin haber adquirido todavía los conocimientos de física y química requeridos. Por ello, se ha intentado que la Parte I sea independiente. Un curso previo de química o física sería útil, pero no tiene por qué ser necesario. Si todo el grupo ha superado un curso de introducción a la química, puede dejarse el Capítulo 2 (acerca del enlace atómico), como un tema de lectura opcional, pero es importante no pasar por alto el papel del enlace a la hora de definir los tipos básicos de materiales de ingeniería. Los restantes capítulos de la Parte I no pueden ser opcionales, pues en ellos se describen los temas clave de la ciencia de materiales. En el Capítulo 3 se estudian las estructuras cristalinas ideales de los materiales importantes.
El Capítulo 4 introduce las
imperfecciones estructurales que se pueden encontrar en los materiales
reales. Estos defectos estructurales son la base de la difusión en
estado sólido (Capítulo 5) y de la deformación plástica en los metales
(Capítulo 6). El Capítulo 6 también incluye un amplio estudio sobre el
comportamiento mecánico de varios tipos de materiales en ingeniería.
Igualmente, el Capítulo 7 estudia el comportamiento térmico de estos
materiales. Las cargas mecánicas o térmicas sobre los materiales pueden
provocar su fallo, tema que se trata en el Capítulo 8. Además, el
análisis sistemático de fallos en servicio puede ayudar en la prevención
de futuras catástrofes. Los Capítulos 9 y 10 son especialmente
importantes, ya que son un puente entre la «ciencia de materiales» y la
«ingeniería de materiales». Los diagramas de fase (Capítulo 9) son una
herramienta efectiva en la descripción de las microestructuras de
equilibrio de los materiales utilizados en la práctica ingenieril. Los
profesores notarán que este tema se presenta de una forma descriptiva y
empírica. Debido a que algunos estudiantes en este curso aún no
dispondrán de conocimientos de termodinámica, he evitado el uso de la
energía libre en la descripción. (El CD adjunto incluye un Capítulo de
Termodinámica, para los profesores que quieran enseñar los diagramas de
fases con una perspectiva de Termodinámica). La cinética (Capítulo 10)
es la base del tratamiento térmico de los materiales para ingeniería.
Contenido:
Capítulo 1. Materiales para ingeniería.
Parte I: FUNDAMENTOS
Capítulo 2. El enlace atómico.
Capítulo 3. Estructura cristalina: perfección.
Capítulo 4. Defectos cristalinos y estructura no cristalina: imperfección.
Capítulo 3. Estructura cristalina: perfección.
Capítulo 4. Defectos cristalinos y estructura no cristalina: imperfección.
Capítulo 5. Difusión.
Capítulo 6. Propiedades mecánicas.
Capítulo 6. Propiedades mecánicas.
Capítulo 7. Propiedades térmicas.
Capítulo 8. Análisis y prevención de fallos.
Capítulo 9. Diagramas de fases: evolución del equilibrio microestructural.
Capítulo 10. Cinética: tratamiento térmico
Parte II: LOS MATERIALES ESTRUCTURALES
Capítulo 8. Análisis y prevención de fallos.
Capítulo 9. Diagramas de fases: evolución del equilibrio microestructural.
Capítulo 10. Cinética: tratamiento térmico
Parte II: LOS MATERIALES ESTRUCTURALES
Capítulo 11. Metales
Capítulo 12. Cerámicos y vidrios.
Capítulo 13. Polímeros.
Capítulo 14. Materiales compuestos.
Parte III: MATERIALES ELECTRÓNICOS Y MAGNÉTICOS
Capítulo 12. Cerámicos y vidrios.
Capítulo 13. Polímeros.
Capítulo 14. Materiales compuestos.
Parte III: MATERIALES ELECTRÓNICOS Y MAGNÉTICOS
Capítulo 15. Conducción eléctrica.
Capítulo 16. Comportamiento óptico.
Capítulo 17. Semiconductores
Capítulo 18. Materiales magnéticos.
Parte IV: MATERIALES EN DISEÑOS DE INGENIERÍA
Capítulo 16. Comportamiento óptico.
Capítulo 17. Semiconductores
Capítulo 18. Materiales magnéticos.
Parte IV: MATERIALES EN DISEÑOS DE INGENIERÍA
Capítulo 19. Degradación ambiental
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