Desarrollo de materiales nanocristalinos de base hierro por aleado mecánico

Two alloys, Fe80Nb10B10 and Fe70Ni14Zr6B10, were produced by mechanical alloying. The formation of thenanocrystallites (about 7-8 nm at 80h MA) was detected by X-ray diffraction. After milling for 80 h, differentialscanning calorimetry scans show low-temperature recovery processes and several crystallization processes related with crystal growth and reordering of crystalline phases. The apparent activation energy values are 315 ± 40 kJ mol–1 for alloy A, and 295 ± 20 kJ mol–1 and 320 ± 25 kJ mol–1 for alloy B. Furthermore, a melt-spun Fe-based ribbon was mechanically alloyed to obtain a powdered-like alloy. The increase of the rotation speed and the ball-to-powderweight ratio reduces the necessary time to obtain the powdered form

Nanotecnologies en mecànica molecular i cel·lular

Algunes nanotècniques recents permeten la manipulació de biomolècules i cèl·lules en escala nanomètrica amb la mesura simultània de la força aplicada amb resolució de piconewtons. Aquestes escales de desplaçament i força, i la possibilitat de treballar en medi líquid, fan que siguin eines molt útils per a l'estudi de les propietats mecàniques de molècules i cèl·lules individuals en condicions fisiològiques. Entre les tècniques més utilitzades es troben el microscopi de força atòmica, les trampes de làser i les microesferes magnètiques. En aquest treball es descriuen els principis de funcionament d'aquestes tècniques en aplicacions biològiques i, en particular, en l'estudi de la mecànica molecular i cel·lular.

Modificacion de las propiedades opticas y mecanicas de polimeros mediante implantacion ionica

En el presente trabajo se estudian los efectos introducidos por la implantación de Nitrógeno atómico y Silicio sobre probetas de policarbonato empleadas para usos ópticos. Distintas dosis de Nitrógeno y Silicio fueron implantadas de cara a poner de manifiesto el efecto de la dosis sobre las propiedades ópticas y mecánicas. Se llevaron a cabo ensayos mecánicos de microdureza, nanodureza, y AFM, así como ensayos ópticos de Reflexión-absorción IR y Transmitancia UV-VIS. Los resultados muestran un endurecimiento superficial para las implantaciones a dosis altas de Nitrógeno, así como cambios considerables en los espectros de transmitancia.

Depinning transition of dislocation assemblies: Pileups and low-angle grain boundaries

We investigate the depinning transition occurring in dislocation assemblies. In particular, we consider the cases of regularly spaced pileups and low-angle grain boundaries interacting with a disordered stress landscape provided by solute atoms, or by other immobile dislocations present in nonactive slip systems. Using linear elasticity, we compute the stress originated by small deformations of these assemblies and the corresponding energy cost in two and three dimensions. Contrary to the case of isolated dislocation lines, which are usually approximated as elastic strings with an effective line tension, the deformations of a dislocation assembly cannot be described by local elastic interactions with a constant tension or stiffness. A nonlocal elastic kernel results as a consequence of long-range interactions between dislocations. In light of this result, we revise statistical depinning theories of dislocation assemblies and compare the theoretical results with numerical simulations and experimental data.

Relaxation dynamics in suspensions of ferromagnetic particles

We have studied the relaxation dynamics of a dilute assembly of ferromagnetic particles in suspension. A formalism based on the Smoluchowski equation, describing the evolution of the probability density for the directions of the magnetic moment and of the axis of easy magnetization of the particles, has been developed. We compute the rotational viscosity from a Green-Kubo formula and give an expression for the relaxation time of the particles which comes from the dynamic equations of the correlation functions. Concerning the relaxation time for the particles, our results agree quite well with experiments performed on different samples of ferromagnetic particles for which the magnetic energy, associated with the interaction between the magnetic moments and the external field, or the energy of anisotropy plays a dominant role.

Electronic structure and properties of AlN

The electronic structure of the wurtzite-type phase of aluminum nitride has been investigated by means of periodic ab initio Hartree-Fock calculations. The binding energy, lattice parameters (a,c), and the internal coordinate (u) have been calculated. All structural parameters are in excellent agreement with the experimental data. The electronic structure and bonding in AlN are analyzed by means of density-of-states projections and electron-density maps. The calculated values of the bulk modulus, its pressure derivative, the optical-phonon frequencies at the center of the Brillouin zone, and the full set of elastic constants are in good agreement with the experimental data.

Electronic structure and properties of AlN

The electronic structure of the wurtzite-type phase of aluminum nitride has been investigated by means of periodic ab initio Hartree-Fock calculations. The binding energy, lattice parameters (a,c), and the internal coordinate (u) have been calculated. All structural parameters are in excellent agreement with the experimental data. The electronic structure and bonding in AlN are analyzed by means of density-of-states projections and electron-density maps. The calculated values of the bulk modulus, its pressure derivative, the optical-phonon frequencies at the center of the Brillouin zone, and the full set of elastic constants are in good agreement with the experimental data.

Crystallization and properties of poly(ethylene terephtalate) copolymers containing 5-tert-butyl isophtalic units

The influence of incorporating 5-tert-butyl isophthalic units (tBI) in the polymer chain of poly(ethylene terephthalate) (PET) on the crystallization behavior, crystal structure, and tensile and gas transport properties of this polyester was evaluated. Random poly(ethyleneterephthalate-co-5-tert-butyl isophthalate) copolyesters (PETtBI) containing between 5 and 40 mol% of tBI units were examined. Isothermal crystallization studies were performed on amorphous glassy films at 120 8C and on molten samples at 200 8C by means of differential scanning calorimetry. Furthermore, the non-isothermal crystallization behavior of the copolyesters was investigated. It was observed that both crystallinity and crystallization rate of the PETtBI copolyesters tend to decrease largely with the comonomeric content, except for the copolymer containing 5 mol% of tBI units, which crystallized faster than PET. Fiber X-ray diffraction patterns of the semicrystalline PETtBI copolyesters proved that they adopt the same triclinic crystal structure as PET with the comonomeric units being excluded from the crystalline phase. Although PETtBI copolyesters became brittle for higher contents in tBI, the tensile modulus and strength of PET were barely affected by copolymerization. The ncorporation of tBI units slightly increased the permeability of PET, but copolymers containing up to 20 mol% of the comonomeric units were still able to present barrier properties.

Aggregate material formulated with MSWI bottom ash and APC fly ash for use as secondary building material

The main goal of this paper is to obtain a granular material formulated with Municipal Solid Waste Incinerarion (MSWI) bottom ash (BA) and air pollution control (APC) ash to be used as secondary building material. Previously, an optimum concrete mixture using both MSWI residues as aggregates was formulated. A compromise between the environmental behaviour and the economy of the process was considered. Unconfined compressive strength and abrasion resistance values were measured in order to evaluate the mechanical properties. From these results, the granular mixture was not suited for certain applications owing to the high BA/APC content and low cement percentages used to reduce the costs of the final product. Nevertheless, the leaching test performed showed that the concentrations of all heavy metals were below the limits established by the current Catalan legislation for their reutilization. Therefore, the material studied might be mainly used in embankments, where high mechanical properties are not needed and environmental safety is assured.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Cementos quimicos formulados con subproductos de oxido de magnesio

Es posible obtener cementos de fosfato de magnesio y potasio (KMgPO4·6H2O; K-estruvita), mediante la reacción en medio acuoso del óxido de magnesio y el dihidrogenofosfato de potasio, siendo ésta una reacción exotérmica muy rápida que permite el fraguado del material en pocos minutos. Estos cementos, formulados a partir de óxidos de magnesio de elevada pureza y coste elevado, se encuentran descritos en la bibliografía para su utilización en el encapsulamiento de residuos especiales y como morteros de cemento para la reparación de hormigón. Sin embargo cabe la posibilidad de poder formular este mismo tipo de cementos con óxidos de magnesio de bajo contenido, cuyo precio es del orden de 10 a 15 veces más barato que el óxido de magnesio de elevada pureza. En el presente estudio se evalúa la utilización de óxidos de magnesio de bajo contenido (¿70% MgO), obtenidos en el proceso de calcinación de la magnesita natural, para la formulación de cementos de K-estruvita. En este estudio se pretende determinar la formulación óptima de estos cementos a partir de la evaluación tanto de las propiedades mecánicas como de los tiempos de fraguado de las diferentes composiciones.

Influencia de la atmosfera de sinterizacion en la estabilidad termica de ceramicas de hidroxiapatita reforzadas con circona

En este trabajo se estudia la influencia de la atmósfera de sinterización sobre la estabilidad térmica de cerámicas de hidroxiapatita (HA) reforzadas con partículas de circona parcialmente estabilizada con magnesia (Mg-PSZ). Los cuerpos verdes fueron obtenidos por prensado uniaxial y las sinterizaciones se realizaron en aire y en oxígeno húmedo. El estudio por difracción de rayos-X y espectroscopía infrarroja permitió comprobar que la atmósfera húmeda evita la descomposición de la hidroxiapatita, todo lo contrario a lo que sucede en aire donde es evidente la presencia del zirconato cálcico (CZ) en la interfaz entre la partícula de circona y la matriz de HA. La caracterización microestructural de los materiales por Microscopía Electrónica de Barrido permitió apreciar el desarrollo de tamaño de grano de los materiales sinterizados. El estudio del comportamiento mecánico mediante ensayos de indentación reveló un aumento de la tenacidad a la fractura en el caso de los materiales que presentaban Mg-PSZ con respecto a la HA pura.