MATERIALES COMPUESTOS

Autor: ARTEAGA ORTIZ RAFAEL.
Año: 2003.
Universidad: LAS PALMAS DE GRAN CANARIA.
Centro de lectura: SEMINARIO DEL DEPARTAMENTO DE FISICA.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS DEL MAR.

Resumen: En nuestro estudio hemos elaborado un histograma de las frecuencias relativas de fronteras de grano, en función del ángulo de rotación, para cristales de HA natural obtenida de probetas de fémur de ternera no sometidas a ningún ensayo mecánico, denotada HA (nt). Para ver el efecto de una tensión unidireccional aplicada al hueso, se han sometido algunas probetas a un ensayo de tracción hasta la fractura, obteniendo la HA de dichas probetas de grano. Por último, para estudiar el efecto de las impurezas, realizamos un tercer histograma de frecuencias relativas de fronteras de rotación para HA obtenida a partir del compuesto Etik Bone, llamada HA comercial, que es un material de sustitución ósea de origen bovino. En resumen, podemos concluir que la HA, en general, presenta una compleja distribución de probabilidad de las fronteras de grano, que muestra gran estabilidad de las fronteras de ángulos inferiores a 5º, y muy baja probabilidad de las superiores a 20º. Las fronteras en los metales. El efecto de una tensión unidireccional aplicada al hueso se traduce en un corrimiento de las distribuciones hacia fronteras de grano de ángulos más pequeños. Por otro lado, las distribuciones no se ajustan al modelo clásico de coincidencias debido, entre otros posibles factores, al carácter iónico de los cristales de HA. Las impurezas contribuyen a aumentar la complejidad de la distribución de las configuraciones, ya que, como es de esperar, incrementan la frecuencia de las fronteras de ángulo pequeño, con especial incidencia en la zona entre 5º y 10º. Si se reduce el efecto de las impurezas, el histograma parece ajustarse mejor a configuraciones preferentes de energía mínima, especialmente donde el modelo de coincidencias predice mayor número de mínimos de energía como, efectivamente, sucede en el intervalo entre 10º y 20º. Las desviaciones que, en mayor o menor medida, presentan los histogramas experimentales respecto a los modelos teóricos clásicos, nos indican la necesidad de construir modelos que tengan en cuenta los detalles atómicos de las fronteras.

Autor: BORREGO DÍEZ JESÚS ALBERTO .
Año: 2003.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: FÍSICA.
Centro de realización: CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES METALÚRGICAS.

Resumen: En este trabajo se estudian la microestructura, la cinética de precipitación y el endurecimiento por deformación plástica en materiales compuestos de matriz metálica, 6061A1, reforzados con el 15% en volumen de whiskers de SiC. Con el fin de establecer comparaciones se utiliza la aleación base como material de referencia. Los materiales se consolidad mediante una vía pulvimetalúrgica desarrollada en el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas que consta de tres fases: mezcla, compactación unixial en frío y extrusión. Las diferencias microestructurales entre los materiales se obtienen modificando la temperatura de extrusión. En primer lugar se realiza una revisión de los antecedentes relativos al estudio de las reacciones de precipitación en la aleación base, así como a los modelos utilizados para describir la resistencia mecánica de los materiales compuestos. Se estudia de forma detallada la microestructura mediante diversas técnicas de caracterización (microscopía electrónica de transmisión y barrido, calorimetría diferencial de barrido, difracción de rayos x y neutrones) con el fin de obtener el valor de los parámetros microestructurales necesarios para describir la cinética de precipitación y la resistencia a la tracción. Respecto a la cinética de precipitación se propone un modelo cuantitativo, basado en el desarrollado por Johnson, Mehl, Avrami y Kolmogorov, que justifica la diferencia en la cinética de precipitación de los materiales compuestos respecto de la aleación sin refuerzo en términos de la mayor densidad de dislocaciones presente en los primeros. Utilizando este modelo es posible reproducir con un alto grado de fiabilidad las curvas de DSC de todos los materiales estudiados a cualquier velocidad de barrido. En lo relativo a los fenómenos de endurecimiento, se propone un modelo de un solo parámetros (densidad de dislocaciones), basado en el propuesto de Kocks y Mecking, que considera simultáneamente la multiplicación de las dislocaciones generadas estadísticamente y las dislocaciones goemétricamente necesarias, que son aquellas que permiten acomodar los gradientes de deformación plástica existentes en la matriz de los materiales compuestos durante los ensayos de tracción. A partir de este modelo es posible describir con un excelente coeficiente de correlación las curvas de tracción.

Autor: ARIZA AVILA EDITH.
Año: 1997.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUIMICA.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: CIENCIA DE LOS MATERIALES E INGENIERIA METALURGICA PROGRAMA DE DOCTORADO: CIENCIAS DE MATERIALES.

Resumen: La fibra de carbono es uno de los materiales de refuerzo más ampliamente utilizados en la industria de los materiales compuestos. Su alta rigidez, combinada con su alta resistencia mecánica y su baja densidad, la colocan, frente a otros tipos de reforzantes, en un lugar privilegiado. Las actuales fibras de carbono comerciales, de longitudes semiinfinitas y diámetros menores a las 10 m, son obtenidas a través de la pirólisis de polimeros orgánicos. Estas fibras, cuando el proceso de fabricación lo requiere, deben ser sometidas a un troceado previo, con el fin de poder incorporarlas dentro de una matriz. Esto representa, además de un trabajo tedioso, un costo adicional que encarece enormemente el precio de la fibra. Las VGCF, fibras que actualmente solo se obtienen a escala piloto, son producidas a partir de la descomposición de hidrocarburos gaseosos. Estas fibras, a diferencia de las fibras de carbono comerciales, son producidas con longitudes cortas, a través de un proceso de fabricación sencillo y económico. Lo anterior, unido a su buen nivel de propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas, las convierten en unas competidoras potenciales de la fibra de carbono ex-PAN, cuyo actual consumo a nivel mundial representa casi un 90% del total. En el presente trabajo, hemos obtenido VGCF con longitudes superiores a las normalmente conocidas, a través de una especial rutina de fabricación. Esto ha supuesto una solución al problema de la insuficiente longitud obtenida por la mayoría de las investigaciones recogidas en la literatura. Este es uno de los aspectos más relevantes del trabajo, ya que el futuro uso y la comercialización de las VGCF dependerá, además de su bajo costo, de su longitud, ya que si estas no tienen la longitud adecuada, resulta prácticamente imposible su incorporación y orientación dentro de la matriz. Las altas longitudes alcanzadas (hasta 100 mm), son debidas a que su producción tiene lugar a través de un mecanismo VLS, que involucra procesos de crecimiento via gota líquida. Por el contrario las VGCF que crecen con longitudes muy cortas son las producidas mediante mecanismos VS, en los cuales la punta sólida del filamento creciente se alimenta lentamente de la fuente de carbono. De ahí las cortas longitudes alcanzadas. A través de difracción de Rayos-X, microscopía electrónica de barrido y microscopia electrónica de transmisión, se ha reconocido la estructura dúplex de las VGCF. Estas fibras están constituidas por dos fases: una catalítica y la otra pirolítica. La primera, constituye el núcleo de la fibra y se caracteriza por un buen grado de perfección cristalina, lo que conlleva a un buen nivel de resistencia mecánica, conductividades eléctrica y térmica. La pirolítica, representa la zona cortical de la fibra y se caracteriza por poseer menor cristalinidad, mayor resistividad eléctrica, menor resistencia desde el punto de vista mecánico y menor alargamiento a la rotura. Un aspecto de gran importancia en las VGCF, es la influencia del contenido de hidrógeno sobre sus propiedades. Este elemento, cuya presencia mayoritaria se da en la fase catalítica, mejora las propiedades del núcleo frente a la fase cortical. Esto lo hemos comprobado, sometiendo estas fibras a un proceso de recocido en hidrógeno a altas temperaturas. Además, a través de un estudio teórico del proceso de difusión del H2, hemos logrado explicar las condiciones propicias para el infrecuente modo de rotura en vaina y sable de las VGCF. Por otra parte, con un control adecuado de las condiciones energéticas del proceso, conseguido por la variación de la composición de la atmósfera precursora, logramos producir fibras con excelentes propiedades mecánicas, que sitúan a las VGCF en el rango de clasificación de las fibras de carbono de altas prestaciones. Finalmente, la caracterización mecánica y eléctrica y la determinación de la densidad de las VGCF, permitió mostrar que las propiedades de este tipo de fibras, que poseen una estructura dual, pueden ser correctamente expresadas en función de la regla de las mezclas.

Autor: CHAFAI MOHAMMED.
Año: 1992.
Universidad: VALLADOLID.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: FISICA DE LA MATERIA CONDENSADA; CRISTALOGRAFIA Y MINERALOG. PROGRAMA DE DOCTORADO: MATERIALES DE INTERES TECNOLOGICO.

Resumen: EL OBJETIVO DE ESTE TRABAJO ERA EL DE CONTRIBUIR A LA CARACTERIZACION DEL ASGA SEMI-AISLANTE MEDIANTE EL ESTUDIO DE SUS PROPIEDADES OPTICAS Y ELECTRICAS DANDO ADEMAS UNA MODELIZACION DE LA METASTABILIDAD DEL NIVEL EL2. LOS TRANSITORIOS DE FOTOCORRIENTE Y DE FOTOABSORCION ESTUDIADOS REVELAN QUE EXISTE UNA HISTERESIS TERMICA ENTRE LAS DOS TRANSFORMACIONES EL2 - EL2* Y EL2* - EL2 QUE SE HACEN RESPECTIVAMENTE A 80K Y A 110K. UNA GRAN PARTE DEL TRABAJO HA SIDO CONSAGRADO AL ESTUDIO DE LOS FENOMENOS DE RECUPERACION OPTICA CON LUZ EL BORDE DE BANDA (1.4-1.5EV) UNA VEZ REALIZADA LA EXTINCION OPTICA. HEMOS POSTULADO LA IDEA DEL ACTIVADOR DE LA MESTAESTABILIDAD (PROBABLEMENTE GAAS), QUE ACTUA COMO CATALIZADOR PARA EL PASO AL ESTADO METASTABLE. TOMANDO ESTA IDEA COMO BASE SE HA PLANTEADO UN MODELO FISICO MATEMATICO CUYA RESOLUCION NUMERICA REPRODUCE CON GRAN FIDELIDAD LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES DE FOTOCORRIENTE Y FOTOABSORCION OPTICA.