Optical and tribo-mechanical characterization in metal-ceramic multilayers coatings

Laboratory scale studies of tribological properties of nitride coatings are useful in predicting their protective wear behavior in cutting toolsfor industrial-scale applications. The main aim of this research is to determine optical and tribo-mechanical properties in multilayer coatingsof metal-ceramic assigned as coatings A and B. These coatings were deposited by DC magnetron sputtering on carbon steel AISI 1060using buffer adhesion layers of W, Ti/W/WN and TiN/TiN respectively. For to determine molecules, interactions of materials were analyzedthrough of Raman and FTR spectroscopies. The nanohardness, tribological and adhesion behavior were studied by nanoindentation, pinon disk and a tribometer. The hardness and behavior tribological, were obtained by Nano-indentation, pin on disk, and scratch test using atribometer. FTIR and Raman analysis shown the formation of Ti metallic ion and WO3mainly in both coatings. The hardness of coatingsshown a slight improvement compared with the substrate. However, for industrial applications this property should be increase. The behaviorof COF does not present improvement. The mass loss and wear rate were high significantly due to the formation of cracks on surface coatings.Scratch analysis, it found three wear mechanics determined by the presence of irregular borders with sharp shadow, semicircle detachmentin coatings and coatings detachment in the central track as the load increase

El proceso de diseño de un molino vibro-planetario para la producción de materiales compuestos

En este trabajo se presenta el proceso del diseño de un molino que combina el movimiento planetario y vibratorio de recipientes que contienen material nano partículado, para utilizarlo en la producción de materiales compuestos. Se desea que con la combinación de dos movimientos, este se convierta en un molino de alta energía, por la cantidad de movimiento que se le puede imprimir a los elementos moledores, y, también en un molino de alta capacidad por la cantidad de masa que se puede llegar a moler en un solo bache. En su diseño se consideraron dos principios básicos que son, movimiento centrífugo y movimiento axial vibratorio de los recipientes que contienen los polvos, donde la combinación de los dos movimientos garantiza aceleraciones inducidas sobre los elementos moledores superiores a seis (6) veces la gravedad y a su vez alta calidad en la aleación mecánica final, en relación con el tamaño y uniformidad de la aleación. Se realizó el diseño conceptual y detallado de todos los mecanismos y partes que componen el molino, la simulación de la dinámica del conjunto y el análisis estructural de los componentes esenciales. Durante todo el proceso de diseño se soportó el trabajo con software especializado, así por ejemplo para el modelado de todas las piezas y el conjunto se utilizó el Solid Edge; para el análisis estructural se utilizó el Algor y el Ansys y, en la simulación dinámica se usó el Working Model, entre otros. El uso de todas estas herramientas computacionales se cumplió con criterios de diseño de ingeniería inversa y Quality Function Deployment- QFD.This paper show the process the design of a mill that combines the planetary and vibratory movement of the containers the material nano meter size, to use it in the production of composite materials. There is wished that with the combination of both movements, this to convert a mill of high energy for the quantity of movement on the milling elements, and, also on a mill of high capacity for the quantity of mass that it is possible to mill in every patch. In this design it was considered two basic principles that are, centrifugal movement and axial vibratory movement of the containers that of the powders, where the combination of both movements guarantees accelerations induced on the milling elements up to six (6) times the gravity and an high quality in the mechanical final alloy, in relation to the size and uniformity of the alloy. There was realized the conceptual and detailed design of all the mechanisms and parts that of the mill, the dynamics simulation of the assembly and the structural analysis of the essential components. During the all process of design it was support with specializing software, for example for the modeling of all the parts and the assembly used the Solid Edge; for the structural analysis used the Algor and the Ansys software, and, in the dynamical simulation used the Working Model and others. The use of all these tools computational they were realized by criteria of design of inverse Engineering and Quality Function Deploymen

Diseño y construcción de una máquina shell molding

Tesis (Ingeniero Mecánicol)-- Corporación Universitaria Autónoma de Occidente, 1989PregradoIngeniero(a) Mecánico(a

Diseño y construcción de una máquina shell molding

Tesis (Ingeniero Mecánicol)-- Corporación Universitaria Autónoma de Occidente, 198

Mecánica de la fractura y análisis de falla en metales

Conceptos básicos de la mecánica de la fractura y cómo debe aplicarse para realizar el análisis de falla en un componente estructural o mecánico. En los primeros capítulos se definen los conceptos básicos de la mecánica de la fractura, seguidos de los procedimientos y conceptos de la aplicación de un análisis de falla. El libro finaliza presentando algunos casos de análisis de falla realizados por los autores con el objeto de que sirvan como referencia a los lectores interesados en realizar un análisis de fall

Synthesis and characterization of aluminum titanium carbonitride TiAlCN via mechanical alloying

Este estudio presenta síntesis de aleación de carbonitruros de titanio y aluminio (TiAlCN) mediante aleación mecánica en molino de bolas Attritor a partir de polvos elementales de titanio, aluminio y grafito en atmósfera de nitrógeno. TiAlCN se caracterizó por técnicas SEM, XRD, DSC y FTIR. La XRD mostró presencia de nitruro de titanio aluminio, nitruro de aluminio, carburo de titanio y nitruro de carbono titanio aluminio, mientras que SEM mostró existencia de micro y nano partículas con alta aglomeración. El análisis de espectroscopía de dispersión de energía (EDS) muestra una distribución homogénea de elementos, y el análisis de mapeo de rayos X confirma la distribución de elementos. Introducción El desarrollo de la aleación ternaria Ti-Al-N aumenta la dureza y la resistencia a la oxidación en comparación con la aleación binaria TiN 1. Tipo de aleaciones cuaternarias, titanio aluminio carbonitruro de titanio (Ti-Al-NC) se ha producido mediante la técnica de deposición láser pulsada 2-3, la técnica de pulverización catódica con magnetrón 6 y las técnicas de deposición química 4. El recubrimiento duro de aleación de carbonitruros de aluminio y titanio (TiAlCN) muestra una alta resistencia al desgaste y la erosión, bajo alta velocidad de corte y sin lubricación 6. Este estudio presenta síntesis por aleación mecánica y caracterización de la aleación en polvo TiAlCN como objetivo para la obtención de recubrimientos duros. El polvo de TiAlCN de la Sección Experimental (Ti, 55,1; Al, 31,0; y C, 13,9%) se obtuvo mediante aleación mecánica en un molino de bolas en un rotor del impulsor vertical 6. Se utilizaron un vial de acero inoxidable y varias bolas de acero Cr (diámetro, 6-8 mm). Polvo elemental contenido: Ti puro (tamaño de partícula, 150 µm), 99,7% en peso; Al (tamaño de partícula, <200 µm), 99,95% en peso; y C (tamaño de partícula, <45 µm), 99,99% en peso. El aire del recipiente del molino se evacuó usando una bomba de vacío y luego se llenó con gas nitrógeno. La proporción de bolas de masa y polvo fue de 70: 1, con una velocidad de rotación constante de 500 rpm durante 140 h.This study presents synthesis of titanium aluminum carbonitrides alloy (TiAlCN) by mechanical alloying in Attritor ball mill from elemental powders of titanium, aluminum and graphite in nitrogen atmosphere. TiAlCN was characterized by SEM, XRD, DSC and FTIR techniques. XRD showed presence of titanium aluminum nitride, aluminum nitride, titanium carbide and titanium aluminum carbon nitride, while SEM showed existence of micro and nano particles with high agglomeration. Energy-dispersive spectroscopy (EDS) analysis shows a homogeneous distribution of elements, and mapping analysis from X-rays confirms distribution of elements. Introduction Development of Ti-Al-N ternary alloy gives an increase in hardness and oxidation resistance in comparison with binary alloy TiN 1 . Quaternary alloys type, titanium aluminum carbonitride titanium (Ti-Al-N-C) has been produced by pulsed laser deposition technique 2-3 , magnetron sputtering technique 6 , and chemical depositions techniques 4 . Titanium aluminum carbonitrides alloy (TiAlCN) hard coating shows high wear and erosion resistance, under high cutting velocity and without lubrication 6 . This study presents synthesis by mechanical alloying and characterization of powder alloy TiAlCN as target to obtain hard coatings. Experimental Section TiAlCN powder (Ti, 55.1; Al, 31.0; and C, 13.9%) was obtained by mechanical alloying in a ball milling atritor of vertical impeller 6 . A stainless steel vial and various Cr steel balls (diam, 6-8 mm) were used. Elemental powder contained: pure Ti (particle size, 150 µm), 99.7 wt%; Al (particle size, < 200 µm), 99.95 wt%; and C (particle size, <45 µm), 99.99 wt%. Mill container air was evacuated using a vacuum pump and then filled with nitrogen gas. Mass balls and powder ratio was 70:1, with 500 rpm constant rotational velocity for 140 h

Producción y caracterización de recubrimientos de Cnx: Recubrimientos de nitruro de carbono CNx

En este trabajo de investigacion se crecieron peliculas de nitruro de carbono CNx utilizando un sistema magnetron sputtering r.f. (13.6 MHz), sobre sustratos de cloruro de sodio, acero y Silicio (100) a partir de un blanco de carbono pirolitico (99.999%), utilizando diferentes concentraciones de N2/Ar en la mezcla de gas. La composicion y los enlaces químicos de las películas se estudiaron mediante espectroscopia fotoelectronica de rayos - X (XPS) y espectroscopia de infrarrojo (IR). La morfología superficial de los recubrimientos se examino por microscopia de fuerza atómica AFM. La dureza y el modulo de elasticidad de las películas se determinaron a partir de análisis de nanoindentación, se midieron durezas de 25 GPa. Los datos experimentales se complementaron con cálculos teóricos, utilizando el código de Car-Parrinello Molecular Dynamics (CPMD), este es un código de ondas planas que resuelve ecuaciones de Kon-Sham bajo la aproximación de pseudopotenciales, con ellos se determino la estructura cristalina y sus parámetros de red, la estructura de bandas, la vibracion de los fonones y algunas constantes elasticas de la fase BC3N4

Effect of surface modification by agitation friction (FSA) on the hardness and wear of the aluminum alloy of the 6000 series

En el presente artículo se reportan los efectos de la modificación superficial mediante la técnica de procesamiento por fricción agitación (PFA) o Fricción Stir Procesing (FSP) sobre una aleación de aluminio de uso arquitectónico de la serie 6063. Se evaluó el comportamiento del material en estado de suministro y del material modificado por PFA, se realizó análisis de microdureza, análisis metalográfico en niveles macro y micro, análisis de desgaste y coeficiente de fricción utilizando la técnica de Pin on Disk. Se encontró que en general la modificación superficial produce un mejoramiento sustancial de las propiedades mecánicas como la dureza, al pasar de 42 HV A 62 HV en las muestras modificadas por (FSP) y la resistencia al desgaste en términos de pérdida de masa se redujo en un 39 %. Ofreciendo una alternativa tecnológica importante para mejorar el desempeño en servicio de estos materiales sometidos a condiciones de operación similaresThis article presents the results obtained from the evaluation of the effects of the surface modification by Friction Stir processing (FSP) on an aluminum alloy of architectural use of the series 6063 are reported. The behavior of the material in the state of supply and of the modified material by FSP, microhardness analysis, metallographic analysis at macro and micro levels, wear analysis and coefficient of friction were performed using the Pin on Disk dynamic test. It was found that in general the surface modification produces a substantial improvement of the mechanical properties such as hardness when passing from 42 HV to 62 HV in the samples modified by (FSP) and the wear resistance in terms of mass loss was reduced in a 39% offering an important technological alternative to improve the in-service performance of these materials subjected to similar operating condition

Effect of the shot peening process on the fatigue strength of SAE 5160 steel

The fatigue behaviour of SAE 5160 steel was evaluated before and after applying a shot peening process by using different Almen intensities and surface coverings (uncovered, partial coverage and total coverage). In the high-cycle fatigue tests, maximum stresses of 0.8Sut, 0.7Sut and 0.6Sut were applied in the three-point bending test on an Instron 8872 servo-hydraulic machine at a frequency of 10 Hz and a constant stress ratio of Smin/Smax = 0.2 for all tests. The fatigue tests were performed based on the ASTM E8, the specimens were classified into six groups for each stress evaluated, and each group consisted of three standardised specimens (ASTM E466). Also, yield strength, ultimate strength, hardness and microhardness were obtained. The Wilcoxon’s non-parametric test was used to statistically compare all the mechanical properties obtained from the base material with those obtained after the application of the shot peening, for the different surface coverings and Almen intensities. The results showed that the shot peening process significantly increases the fatigue strength of the material, with a 94% increase in fatigue strength of the fully coated specimens. However, no significant increase in fatigue strength was found due to a change in the Almen intensity value. A high correlation factor was found between the increase in the ultimate resistance and the increase in Almen intensity; however, for the yield stress the correlation was medium and inverse. For hardness and microhardness, the correlation factor was very low. Finally, the microhardness values revealed a 3% increase in Vickers microhardness of the shot peening specimens compared to the untreated specimen