Efecto de la modificación superficial de la aleación Ti6AL4V en condición de contacto lubricado con polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE)

Resumen: las excelentes propiedades de biocompatibilidad, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, entre otras, han hecho de la aleación de titanio, una buena opción en aplicaciones biomédicas. sin embargo las pobres propiedades tribológicas presentes en esta aleación limitan su uso en ciertas aplicaciones debido a su baja resistencia al corte, bajo endurecimiento por trabajo y altas tasas de desgaste adhesivo y abrasivo. En la presente investigación se evaluó el comportamiento a la fricción y el desgaste de aleación de titanio modificada en contacto lubricado con polietileno de ultra alto peso molecular (uhmwpe). la aleación de titanio ti6al4v fue modificada mediante proceso de anodización seguido de un proceso de oxidación térmica a diferentes temperaturas para evaluar el efecto de cambios microestructurales sobre el comportamiento tribológico. Las pruebas tribológicas fueron llevadas a cabo en una máquina pin disco, a temperatura ambiente, en un rango de carga entre 20 y 50 n, con velocidad de deslizamiento de 0.3 m/s y utilizando solución ringer y suero bovino como lubricante. La topografía y caracterización microestructural de las muestras de ti6al4v fueron llevadas a cabo por difracción de rayos x (drx), microscopia óptica (mo), esclerometría lineal (el) y microscopia electrónica de barrido. Los resultados, en el par ti6al4v-modificado/uhmwpe, mostraron una reducción significativa de la tasa de desgaste promovida por la oxidación térmica de la superficie anodizada. Las muestras anodizadas presentaron un elevado coeficiente de fricción, mientras que las muestras oxidadas térmicamente y pulidas redujeron este valor. Fue encontrado que la respuesta tribológica de las superficies modificadas, esta correlacionada con la transformación de fase de la capa anódica debido a la oxidación térmica. Se encontraron estructuras tipo rutilo formadas por encima de los 850°c, las cuales contribuyeron a incrementar la resistencia al desgaste de la aleación de ti6al4v en las pruebas de laboratorio. Los resultados mostraron además una combinación de régimen de lubricación límite – mixto en el contacto ti6al4v-modificado/UHMWPEAbstract: The excellent properties of biocompatibility, corrosion resistance, high temperature resistance and others have made titanium alloys a good option for biomedical applications. However, their poor tribological performance due to low shear strength and work hardening capabilities, together with reduced adhesive and abrasive wear resistances limit their use in many cases. In this work, the friction and wear behavior of surface-modified Ti6Al4V alloy sliding against UHMWPE under lubricated conditions was investigated. The titanium alloy surface was anodized and then thermally oxidized at different temperatures to evaluate the effect of microstructural changes on tribological behavior. The tribological tests were carried out in a pin-on-disc testing machine at room temperature with normal loads ranging from 20 to 50N, sliding speed of 0.3 m/s and bovine serum and Ringer’s solution as lubricant. Topographic and microstructural characterization of the Ti6Al4V samples were carried out by X-Ray Diffraction (XRD), Optical Microscopy (OM), Linear Sclerometry (LE) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results showed that a significant reduction in wear rate of the Ti6Al4V-UHMWPE pair was promoted by thermal oxidation of the anodized surface. The highest coefficient of friction was found for anodized samples while subsequent thermal oxidation and mechanical polishing of the surface led to lower values. The tribological response of the modified surfaces was found to be correlated with phase transformations in the anodic layer by thermal oxidation. In particular, the rutile structure formed above 850oC contributed to increase the wear resistance of the Ti6Al4V alloy in the laboratory tests. Finally the results showed the combination of boundary and mixed lubrication regime in the Ti6Al4V-modificated/UHMWPE contactDoctorad

Ingeniería de materiales : Una mirada a los procesos de modificación superficial. Caso: Aleaciones de Titanio

El titanio y sus aleaciones han sido ampliamente utilizadas, en el área aeroespacial, química, en el campo energético, en la industria biomédica entre otros, principalmente por sus características de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, alto grado de biocompatibilidad entre otros aspectos. Una de las propiedades mas importantes, es la generación natural de una película de óxido, estable y continua, altamente adherente sobre la superficie del mismo, con espesores del orden de 5 a 10 nm. Por otro lado, la ingeniería de superficies es una alternativa importante, que no sólo nos permite generar una película de mayor espesor, con mejores propiedades, sino que además responde de manera positiva al comportamiento mecánico frente al material de contacto ya sea polímero, metal, compuesto o el mismo hueso cuando se aplica a sustituciones protésicas en sistemas biomédicos. El libro describe así algunos de los procesos de modificación superficial, sus características y aplicaciones en diferentes áreas. Otro aspecto importante, desarrollado en este libro, es el uso y aplicación de la nanotecnología; esta disciplina se interesa en entender el funcionamiento de los nanoobjetos o nanoestructuras con dimensiones inferiores a los 100 nm y las propiedades que tienen cuando se encuentran aislados o cuando se integran en materiales y dispositivos de mayor tamaño. Es así como el desarrollo de nanotubos de óxidos de titanio, hacen parte de un estudio de caso, donde se evalúa no sólo las propiedades que estas partículas presentan sino además la forma y técnicas de evaluación utilizadas, debido al tamaño nanométrico que presentan

Diseño y analisis por el método de elementos finitos y tomografia computarizada de una protesis transtibial.

The situation of the country related to the action of the mines antiperson has left many victims who although have received aid on the part of the government requires of equipment and instruments that with a low cost to reduce the impact generated in them due to the lost one of some member. The development of transtibial prosthesis has made possible that these people return to develop in their activities, but is necessary the development of mechanical systems that allow with low cost of generating solutions to this problematic one. This work describes the design of a transtibial prosthesis of inferior member with an analysis by computed tomography of the conditions of the patient and validating the design by the method of finite element analysis, thus allowing to describe the mechanical behaviour of its components and to determine the maximum loads which the model can be studied. This with the purpose of generating solutions to the systems that at the moment exist and that by their high technology are very expensive for the people of low resources that they require of them.La situación del país relacionada con la acción de las minas antipersona ha dejado muchas victimas que aunque han recibido ayuda por parte del gobierno se requiere de equipos e instrumentos que con un bajo costo minimicen el impacto generado en ellos debido a la perdida de algún miembro. El desarrollo de prótesis transtibial ha hecho posible que estas personas vuelvan a desempeñarse en sus actividades, pero es necesario el desarrollo de sistemas mecánicos que permitan con bajo costo generar soluciones a esta problemática. Este trabajo describe el diseño de una prótesis transtibial de miembro inferior partiendo de un análisis por tomografía computarizada de las condiciones del paciente y validando el diseño por el método de análisis por elementos finitos, permitiendo así describir el comportamiento mecánico de sus componentes y determinar las cargas máximas a las cuales el modelo puede ser estudiado. Esto con el fin de generar soluciones a los sistemas que actualmente existen y que por su alta tecnología son muy costosos para la personas de bajos recursos que requieren de ellas

Análisis por elementos finitos aplicados a separadores de cadera como predictor en el diseño de instrumental quirúrgico.

Las cirugía de reemplazo total de cadera (RTC) ,utiliza una serie de instrumentos llamados separadores que permiten visualizar el campo quirúrgico (área acetabular) [1]. El tiempo, espacio y campo quirúrgico son factores relevantes en el desarrollo de este tipo de cirugías que se ven afectados por el uso de separadores, con diseños diferentes, que requieren ser sostenidos por una o varias personas para retraer los tejidos de la pierna por tiempo prolongado, generando mayor morbilidad en el paciente y estrés en el equipo quirúrgico (equipo entendido como el grupo compuesto por el médico cirujano, anestesiólogo, instrumentador y auxiliar) que desarrolla la cirugía. El instrumental actualmente utilizado, en cirugías de RTC, no satisface los requerimientos ergonómicos y minimizan las condiciones óptimas de trabajo. El uso de herramientas computacionales ha generado en las últimas décadas una solución rápida y segura a muchos problemas ingenieríles, facilitando así el desarrollo de procesos y productos. El análisis por elementos fi nitos es uno de los métodos más utilizados en problemas de tenso– deformaciones, con un componente predictivo, aplicado al diseño y desarrollo de instrumental que optimizan las condiciones de trabajo del equipo quirúrgico. El propósito de este estudio fue mejorar las condiciones de trabajo del equipo quirúrgico, minimizando las complicaciones post-quirúrgicas del paciente, a partir del estudio del instrumental quirúrgico, especialmente separadores, utilizados para cirugía RTC, incorporando criterios de diseño y analizando la distribución de tensiones generadas en el modelo, sin perder de vista los niveles de funcionalidad clínica y mecánica requeridas

Impacto de investigaciones sobre grafitización de antracitas durante los años 1960-2018

Este trabajo describe la contribución de los investigadores de todo el mundo en el campo de la grafitización de antracitas en el período comprendido entre 1960 – 2018. Se desarrolló un análisis bibliométrico para examinar las publicaciones científicas en este campo utilizando las bases de datos Scopus Elsevier, Journal Citation Reports, Scimago Journal & Country Rank y herramientas informáticas. Se analizaron diferentes aspectos de las publicaciones tales como tipo de publicación, principales áreas de investigación, principales revistas, citaciones,etc. Los artículos publicados provienen principalmente de China, Estados Unidos, Francia, España, Japón y Canadá con un número de publicaciones de 75, 37, 32, 27, 18 y 16 respectivamente. Los resultados ayudarán a los investigadores a comprender la situación actual de la investigación en el campo de la grafitización de antracitas.This paper shown the contribution of researchers from around the world in the field of anthracite graphitization in the period from 1960 - 2018. A bibliometric test was developed to examine scientific publications in this field using the Scopus Elsevier databases, Journal Citation Reports, Scimago Journal & Country Rank and computer tools. Different topics of the publications were analyzed such as type of publication, areas of research, main journals, citations among many other aspects. The articles published mainly come from China, the United States, France, Spain, Japan and Canada with several publications of 75, 37, 32, 27, 18 and 16, respectively. The results will help researchers to understand the situation of research in the anthracite graphitization

Caracterización microestructural de la aleación de titanio Ti6Al4V oxidada térmicamente

El objetivo de este artículo es analizar el efecto de la oxidación térmica en el cambio microestructural de propiedades mecánicas de la aleación Ti6Al4V.  Las muestras de titanio fueron sometidas a tratamiento de oxidación térmica entre 450°C y 850°C por espacio de 2 horas y enfriamiento lento. La morfología superficial fue analizada mediante Microscopía óptica, Microscopía electrónica de barrido, Difracción de rayos X y Análisis de dureza. Con la oxidación térmica se generó una película de óxido tipo TiO2, la cual incrementó su espesor con la temperatura, de igual forma con este aumento de temperatura la dureza del material aumentó en un 40% a 850°C con respecto al material sin tratamiento. Los resultados además mostraron que a partir de 800°C ya se muestra en su totalidad estructuras de rutilo en la superficie de las muestras

Discoloration of wastewater from a paint industry by the microalgae Chlorella sp

ABSTRACT Objective. Decoloring wastewater from a paint factory making use ofChlorella sp., microalgae as a biological way of treatment. Materials and methods. Samples of this microalgae previously cultivated with nourishing fertilizer under photoperiods of light and darkness were taken to test the microalgae Chlorella sp., initial concentration effect in the bioremoval process. For this purpose, it was cultivated in 0.10, 0.20 and 0.30 units of absorbance in bioreactors with 200 mL wastewater with and without nutrients. The biotest with the best rate of colour removal was chosen and the DBO5 and DQO were marked out. The immobilized Chlorella sp., in kappa carrageenan was also tested. Results. In the tests colour decrease percentage were 81.7, 69.7 and 58.3% without nutrients in the initial concentrations of 0.10, 0.20 and 0.30 units of absorbance respectively and 72.6, 69.0 and 86.8% for 0.10, 0.20 and 0.30 units of absorbance with nutrients respectively in the day of maximum growth. The immobilized microalgae score were 72.60% and 78.36% of color removal for 0.4 and 1.6 units of absorbance respectively. The higher colour removal test score was that with nutrients at 0.30 units of absorbance with several changes in DBO5 and DQO values. Conclusion. The biological wastewater treatment making use of Chlorella sp., microalgae can be considered as an effective choice in decolorating wastewater.RESUMEN Objetivo. Decolorar aguas residuales obtenidas de una empresa de pinturas, empleando la microalga Chlorella sp., como medio biológico de tratamiento. Materiales y métodos. Muestras de la microalga previamente cultivada con fertilizante como nutriente y fotoperiodos de luz y oscuridad, se tomaron para evaluar el efecto de la concentración inicial de la microalga Chlorella sp., en el proceso de bioremoción. Para tal fin, esta se cultivó a 0.10, 0.20 y 0.30 unidades de absorbancia en biorreactores con 200 mL de aguas residuales en presencia y ausencia de nutrientes. Se seleccionó el bioensayo con mejores porcentajes de remoción del color y se le determinó el DBO5 y DQO. Chlorella sp., inmovilizada en kappa carragenina también se estudió. Resultados. Los porcentajes de reducción de color de los bioensayos en ausencia de nutrientes fueron de 81.7, 69.7 y 58.3% para las concentraciones iniciales de 0.10, 0.20 y 0.30 unidades de absorbancia respectivamente y en presencia de nutrientes fueron 72.6, 69.0 y 86.8% para 0.10, 0.20 y 0.30 unidades de absorbancia respectivamente, en el día de máximo crecimiento. Los resultados de la microalga inmovilizada fueron de 72.60% y 78.36% de remoción del color para 0.4 y 1.6 unidades de absorbancia respectivamente. El bioensayo con mayor rendimiento de remoción fue el realizado en presencia de nutrientes a 0.30 unidades de absorbancia con cambios importantes en los valores de DBO5 y DQO. Conclusión. El tratamiento biológico de aguas empleando la microalga Chlorella sp., puede considerarse una alternativa eficaz en la decoloración de aguas residuales

Conceptual approach to thermal analysis and its main applications

This work shows to the reader a general description about the techniques of classic thermal analysis as known as Differential Scanning Calorimetry (DSC), Differential Thermal Analysis (DTA) and Thermal Gravimetric Analysis. These techniques are very used in science and material technologies (metals, metals alloys, ceramics, glass, polymer, plastic and composites) with the purpose of characterizing precursors, following and control of process, adjustment of operation conditions, thermal treatment and verifying of quality parameters