Fragilización por hidrógeno en aleaciones ferrosas

En ciertas aleaciones, particularmente ferrosas y en determinadas condiciones, se producen fallas sorpresivas y con esfuerzos inferiores a los predichos por los cálculos de resistencia de los materiales. La oclusión de hidrógeno en los bordes de grano de la red cristalina, se menciona como uno de los mecanismos que tiende a explicar la elevada fragilidad que surge ocasionalmente en los metales. El objetivo de la investigación es analizar el grado de afectación de las propiedades mecánicas de diversas aleaciones sometidas a procesos que favorecen el ingreso del Hidrógeno a la estructura cristalina del material. Se buscará además, elaborar procedimientos para minimizar y prevenir este indeseable fenómeno, con el fin de mejorar las prestaciones de los componentes metálicos durante su vida útil

Resonancia Magnética Nuclear en aleaciones moleculares y sistemas heterogéneos

La Resonancia Cuadrupolar Nuclear ha tratado desde siempre de resolver uno de los problemas de la Física del Sólido que es el estudio de cristales impuros, en particular, la naturaleza y concentración de moléculas de impurezas en cristales moleculares. Estos estudios han presentado problemas relacionados con los diagramas de estado de las soluciones sólidas y las condiciones asociadas al enfriamiento ya que se encontraban una variedad de soluciones con concentraciones diferentes a las del "melt". Las aleaciones de compuestos moleculares A(x)B(1-x) son materiales cuya originalidad y riqueza están en que variando la composición, la temperatura de fusión puede ser ajustada a condiciones óptimas de trabajo. Estas propiedades los convierte en tecnológicamente atractivos, particularmente como almacenadores de energía y protectores térmicos. Para comprender el proceso de formación de una aleación molecular es de fundamental importancia el conocimiento de las estructuras, las diferentes fases termodinámicas y la estabilidad de las mismas. (...) Los objetivos más inmediatos del estudio de las aleaciones por RCN son: a) Determinar la naturaleza física de las interacciones que se manifiestan en los espectros de RCN. b) Determinar las leyes estadísticas que describen la distribución de moléculas de "impurezas sustitucionales" en el cristal de la aleación. c) Determinar la influencia de factores de simetría en el espectro de RCN de las aleaciones. Por otra parte, dado lo laborioso y complejo de la determinación de los diagramas de fase y estabilidad de las mismas, se utilizan los métodos de la Mecánica Estadística para calcular los diagramas de fase de las aleaciones moleculares. Las simulaciones Montecarlo de hamiltonianos tipo Ising utilizadas para modelar estas aleaciones binarias permitirán además comprobar la validez de los potenciales transferibles átomo-átomo en los bencenos sustituidos al utilizarlos éstos para calcular las constantes de acoplamiento Jij.

Electroquímica de metales de transición; óxidos: propiedades, reacciones de transferencia de carga; electrodeposición, aspectos tecnológicos

Se estudiarán los procesos relacionados con la formación y crecimiento de películas de óxidos de metales válvula simples y modificados con materiales nobles. Por otra parte se investigará la cinética de reacciones de transferencia de carga electrónica de cuplas rédox en solución sobre óxidos de metales válvula simples, modificados y óxidos complejos del tipo perovskita. Se intentará estudiar además el comportamiento electroquímico de mezclas binarias de óxidos e hidróxidos de metales de transición con el objetivo de obtener buenos electrocatalizadores de las reacciones de electrogeneración y electrorreducción de oxígeno de interés en bacterias secundarias, celdas de combustión y electrólisis de agua. También se estudiarán los procesos de deposición metálica de cobre, plata, cromo y níquel con el objetivo de adquirir un amplio conocimiento tecnológico del comportamiento electroquímico de estos sistemas lo que permite modificar las condiciones experimentales para lograr mayor efectividad de los métodos y de los baños utilizados para el metalizado. Se utilizarán técnicas electroquímicas convencionales conjuntamente con medidas de impedancia y de elipsometría. Para mayor información sobre la estructura de bandas de los óxidos estudiados y la cinética de reacciones de transferencia de carga a través de los mismos, se usará la técnica de fotoelectroquímica convencional y modificada mediante un láser pulsado. También se emplearán técnicas superficiales como microscopía electrónica de barrido, de efecto túnel (STM), espectroscopía Auger y espectroscopía fotoelectrónica de Rayos X (XPS).

Evaluación de los principales parámetros para la fabricación de moldes cerámicos de microfusión aglomerados con silicato de sodio

El método de fundición a la cera perdida, destinado a la obtención de piezas de alta calidad, se emplea en elementos donde los costos por mecanizado son muy altos y no es posible la utilización de las técnicas tradicionales para su obtención por solidificación. El proceso permite libertad de diseño, colocar todo tipo de aleaciones, minimizar las tolerancias dimensionales, emplear las piezas sin mecanizado adicional, obtener espesores de pared muy finos y acabado superficial con muy baja rugosidad. Empleando silicato de sodio como aglomerante para la construcción de los moldes, se aportará los parámetros necesarios para evaluar el uso de sílice electrofundida como material para los moldes, temperatura y tiempos para la calcinación de los mismos con el objeto de obtener sus mejores condiciones y minimizar los costos de producción. Se inician trabajos en ceras para modelos y se continúan los referidos a tiempos de solidificación tendientes a obtener parámetros que faciliten el proceso de obtención de piezas por solidificación, empleando el método de la cera perdida. Objetivos: Continuar con el estudio de las variables de proceso que permitan la utilización a nivel industrial del silicato de sodio como aglomerante en moldes cáscara para microfusión, con las siguientes acciones: * Evaluar las características de moldes construidos con distintos tipos y granulometrías de refractorios, para determinar combinaciones óptimas para cada necesidad, en lo que se refiere a mayor resistencia mecánica y permeabilidad. * Estudiar las formas de optimizar el método de calcinación de los moldes, es decir, establecer períodos de permanencia en el horno y temperatura del mismo, a fin de minimizar los tiempos totales de elaboración de los moldes. * Evaluar y caracterizar materias primas para la obtención de ceras para modelos aptas para ser inyectadas en estado líquido o semilíquido. * Estudiar métodos alternativos para la elaboración de la conductividad térmica de moldes cerámicos. * Transferir la información al medio industrial para interactuar con fundiciones de la región.

Diseño de fusibles de alta capacidad de ruptura

El objetivo general [de este proyecto] es el desarrollo de las herramientas matemáticas/computacionales para la simulación y el diseño de fusibles de alta capacidad de ruptura. El punto de arranque no es la simulación del comportamiento de fusibles sino la simulación para diseño o sea, conociendo las características de respuesta del fusible, determinar analíticamente las dimensiones y materiales a emplear. Los objetivos particulares de cada subprograma o proyecto son: Proyecto A: Modelado del proceso de prearco empleando la técnica de elementos finitos: Construcción de un modelo computacional empleando el software MSC/CAL, para representar el rango completo de operación del fusible desde régimen permanente hasta la capacidad de ruptura máxima, incorporando la variación de los parámetros con el tiempo y la temperatura. Proyecto B: Determinación de la resistencia de contacto elemento fusible/material de relleno: Obtención de los valores de la resistencia de contacto del metal base plata y cobre con el material de relleno, arena de cuarzo, con tamaños y forma de grano variables, conjuntamente con compactación no constante. Proyecto C: Simulación del comportamiento de elementos fusibles distintos en paralelo para lograr retardo en sobrecorrientes. Obtención del juego de dimensiones y pareja de metales, el cual mediante elementos en paralelo brinda el retardo equivalente al "efecto M". Proyecto D: Modelado del efecto de la sobrecarga en la operación del fusible frente a sobrecargas y cortocircuitos: Determinación del corrimiento en las curvas características tiempo/corriente, corriente de paso/corriente presunta y energía específica/corriente nominal en función del nivel de precarga del fusible para valores comprendidos entre 50% y 100%. Proyecto E: Modelo de arco mecanístico: Desarrollo del modelo analítico para el arco eléctrico en base a la teoría mecanística del arco, aplicable a elementos de sección uniforme (hilo y lámina), sección variable (estricción corta y larga) y elementos en paralelo, empleando material de relleno suelto o solidificado. Proyecto F: Aplicación de un sistema experto al diseño de una serie homogénea de fusibles de alta capacidad de ruptura, para corriente continua. Proyecto G: Desarrollo analítico/experimental de una serie de fusibles de alta tensión alta capacidad de ruptura tipo campo completo: Obtención del prototipo de fusible de 13,2 kV 63A 600MVA, capaz de interrumpir cualquier corriente que provoque su fusión desde la mínima de fusión hasta su capacidad de interrupción nominal

Materiales de interés tecnológico

Este es un proyecto que tiene por objetivo general dar continuidad a las investigaciones relacionadas a materiales de interés tecnológico que el Grupo Ciencia de Materiales de Fa.M.A.F lleva a cabo. Las diferentes líneas de trabajo se pueden agrupar en tres grandes temas: aceros y superaleaciones basadas en Fe y Ni; cerámicos magnéticos [filtros moleculares de sílice del tipo ZSM-5, MCM-41 y MCM-48 modificados con Fe, Co, Mn; hematita nanométrica] y aleaciones metálicas magnéticas [CoCu, nanohilos y multicapas de CoM y FeM (M= Pt y Pd); aleaciones de tipo Heusler Mn-Ni-Ga, aleaciones CoSiB y FeSiB nanoestructuradas ]. El primer tema apunta a la optimización de las propiedades mecánicas de aceros de medio carbono y baja aleación, de producción nacional y aptos para construcciones mecánicas, y al desarrollo de superaleaciones (Fe,Ni) de alta temperatura, para su aplicación en pequeñas Turbomáquinas Térmicas. En el caso de materiales magnéticos cerámicos y metálicos, el objetivo es la producción y el desarrollo de nanoestructuras novedosas, con propiedades especiales, de potencial uso en nano-dispositivos y nanotecnología en general. En todos los casos se plantea la producción del material de interés a escala laboratorio, con control de las variables del proceso, la caracterización de la microestructura resultante y sus propiedades relevantes. Luego se establecen las correlaciones proceso-microestructura y microestructura–propiedades y se formalizan en modelos para los diferentes mecanismos que operan tanto durante la etapa de proceso (modelos de solidificación, de deposición, de aleado mecánico) como los involucrados en las propiedades de interés (modelos de magnetización, transporte, deformación). En este esquema se busca optimizar las propiedades. El presente proyecto fortalecerá además el área Ciencia de Materiales en la Universidad Nacional de Córdoba, formando en el nivel de grado y posgrado a ingenieros y físicos en esta disciplina. En el área de materiales cerámicos magnéticas nos dedicaremos (en colaboración con CiTeQ-UTN-FRC) a la producción y caracterización de filtros moleculares de sílice de amplio uso en procesos de catálisis, modificados por la incorporación de especies magnéticas. La incorporación del material magnético se realizará mediante técnicas hidrotérmicas y de impregnación. Los composites obtenidos se estudiarán con dos propósitos: evaluar los efectos de la funcionalización magnética sobre el desempeño del filtro de sílice como catalizador de diferentes reacciones y describir las propiedades magnéticas de las pequeñas (2 a 5 nm) nanoestructuras encapsuladas en los poros. Se continuará con la producción y caracterización de partículas de ferritas, con propiedades determinadas a partir del control de los distintos parámetros que intervienen en la síntesis. En la línea de aleaciones metálicas magnéticas se estudiarán las aleaciones de Heusler, con memoria de forma magnetica, las aleaciones CuCo con magneto-resistencia gigante y las aleaciones (Co,Fe)SiB con magnetoimpedancia gigante. Se aplicará la técnica de melt spinning con dos rodillos, a la producción de estas aleaciones. En el caso de aceros de medio carbono el plan propuesto apunta a identificar los micromecanismos de deformación y fractura que pueden operar en estas microestructuras. Se realizará el "collar test" con el objetivo de propagar una grieta radialmente hacia el centro del collar y luego poder observar la sección de material que la contiene. Esta serie de experimentos y observaciones permitirán localizar el inicio de la grieta y avanzar sobre la determinación del tipo de partículas que actúan como intermediarios en la propagación. Se espera que estos antecedentes más los resultados metalográficos arrojen luz sobre los mecanismos de fractura del acero IRAM – IAS 15B41