Aceración

107, [2] páginasTestimonios que datan, por lo menos, de hace 5,000 años muestran que las aleaciones de hierro eran ya conocidas y empleadas en aquel entonces, incluso es posible que el hierro hubiera sido empleado con anterioridad, pero a causa de su tendencia a oxidarse y descomponerse se ha perdido todo indicio. No obstante, en circunstancias y condiciones especiales, relativamente escasas, ciertas piezas escaparon a la oxidación y hoy son objeto de estudio. Todas las pruebas de que se disponen permiten suponer que los antiguos aceros nunca fueron licuados en su proceso de obtención. Es decir, el acero se obtenía en el estado plástico valiéndose de forjas, en las cuales el combustible era carbón de leña. La escoria, que contenía muchos óxidos de hierro, se separaba del metal con martillo. A medida que se iba desarrollando la obtención del hierro a partir de la mena, se iban perfeccionando los dispositivos que se usaban para insuflar el aire y quemar el combustible, así se elevaba poco a poco la intensidad de fusión y, por lo tanto, la temperatura del proceso. Es así como en 1740 se comenzó a producir acero por fusión completa. Esta innovación fue obra de Himstman, en Inglaterra, quien fundió materiales para producir acero en un crisol refractario, calentado con coque en un homo mantenido a gran temperatura gracias a un fuerte tiro. Dicho crisol producía tres coladas diarias de aproximadamente 26 Kgs. cada una, y tras ese servicio era preciso reemplazarlo. Los modernos procedimientos para la obtención del acero bruto en estado líquido se inventaron hace ciento veinticinco años, como es el caso del procedimiento Siemmens-Martin, en el cual se obtiene acero líquido sin gastar calor adicional, utilizando solo el calor desprendido de la oxidación de las impurezas contenidas en el arrabio. Posteriormente vino el desarrollo de nuevos procesos como: el Bessemer, el Thomas, los Convertidores al Oxígeno y, más recientemente, el denominado Homo de Arco Eléctrico. La metalurgia del acero no es hoy en día una ciencia puramente aplicada (una colección de recetas) como fue hace algunos decenios. En la actualidad es muy difícil no solo desarrollar y perfeccionar los procesos de fusión de acero, sino también obtener un acero de alta calidad, sin servirse de los datos de la ciencia moderna y, ante todo, de la fisicoquímica y de la cinética. De esta manera, el desarrollo de la metalurgia está encaminada al perfeccionamiento ulterior de fusión y colada del metal, la mecanización y automatización de la producción, la aplicación de una metodología de trabajo que permita mejorar los índices técnicoeconómicos de fusión y la calidad de los productos acabados. Es así como la metalurgia del acero ha alcanzado actualmente un altísimo nivel técnico. Los procedimientos aplicados son el resultado de un trabajo infatigable de muchas generaciones de metalúrgicos y su perfeccionamiento se ha manifestado en el desarrollo de nuevos y mejores procesos destinados a la producción del acero más barato y con la más alta calidad

Introducción a los materiales cerámicos

1 archivo PDF (108 páginas)Se presentan y analizan, de manera no exhaustiva, los fundamentos principales por medio de los cuales se explica la formación, las propiedades y el procesamiento de los materiales cerámicos. Se ha procurado no utilizar términos demasiado físicos y químicos con el objeto de que pueda seguir el texto un lector con unos conocimientos elementales de física y química

Alumina-Based Composites Reinforced With Silver Particles

Al2O3/Ag composite ceramics were fabricated by the use of mechanical milling and pressureless sintering. Al2O3 + 10 wt.% Ag were mixed and milled during 12 h at 300 rpm in a horizontal mill, then with the powder mixture it was conformed cylindrical samples by uniaxial pressing using 300 MPa. The pressed samples were sintered during 1 h in an electrical furnace at 1300, 1400 and 1500°C respectively. Sinter was performed using an argon atmosphere inside the furnace in order to inhibit silver oxidation. XRD results established that silver retains its crystalline structure. On the other hand, density of samples is better with increments in temperature. However, the final relative density is small and about of 91%. Scanning electron microscopy observations show alumina’s microstructure with very fine and homogeneous distributions of silver particles. Increments in sintering temperature are reflected as enhancements of the density and consequently of the fracture toughness of the Al2O3/Ag composite ceramics

Synthesis and Electrical Characterization of PLZT Piezoelectric-Ceramic

This research describes the synthesis of an outstanding ceramic-composite piezoelectric CCP (lead-lanthanum-zirconate-titanate, PLZT) by means of powders technique procedures. Full dense CCP compacts were obtained with a platinum wire implanted in the center of the piezoelectric, which were used to investigate the microstructural and opto-thermal properties. The microstructural details of this ceramic were investigated by optical microscopy; whereas the opto-thermal characterization was performed by measuring the electrical signal in a bidimensional setup under four different temperatures: 20°C, 35°C, 50°C and 75°C. A 160mW/cm2 LASER beam was used in order to produce the optical energy which is detected by the CCP. A total of one hundred of measurements were registered. Measurements showed that, in the explored thermal range, the CCP signal magnitude increased from 87.2 to 147.2 pA. About the microstructural analysis, the microstructure obtained show different phases as characteristic of the processing method, including porosity. The peculiar optical and thermal properties observed in the piezoelectric ceramic are promising for possible applications in temperature-controlled optical devices that require electrical outputs

Diseño de estructura porosa irregular bioinspirada aplicada a productos de movilidad inteligente

La estructura de los materiales es una parte crucial del diseño de cualquier producto en el que se pretenda disipar las cargas y aligerar el material. Dado que algunas estructuras actuales son cada vez más complejas en cuanto a geometría y estructura interna, resulta imposible optar por los métodos tradicionales para fabricarlas. En este sentido, la fabricación aditiva permite crear estructuras complejas con geometrías intrincadas. Mientras los fabricantes buscan optimizar las propiedades de los materiales y su rendimiento en diversas condiciones de estrés, la ingeniería bioinspirada se fija en la naturaleza para resolver los retos más complejos del ser humano. Al imitar los patrones y las formas de la naturaleza, podemos optimizar la resistencia a la fractura, la absorción de energía y la tenacidad de los materiales. En este trabajo, empleamos patrones de teselación de Voronoi y software de diseño asistido por ordenador para diseñar un algoritmo para la creación de estructuras porosas irregulares, similares a las que se encuentran en la naturaleza (por ejemplo, el hueso trabecular). Este algoritmo es escalable y aplicable a cualquier producto que necesite cumplir con requisitos de ligereza y propiedades mecánicas sobresalientes. En este caso, los autores realizan ensayos de compresión estática para determinar las propiedades mecánicas. Los resultados indican que las propiedades mecánicas dependen directamente de las características microestructurales de la propia estructura porosa. Además, el área superficial y la porosidad son los principales parámetros a controlar. Por último, el algoritmo tiene una amplia gama de aplicaciones de ingeniería en las industrias de la automoción y aeroespacial

Alumina-Based Composites Reinforced with Ductile Particles

Al2O3/Metal composite ceramics were fabricated by the use of mechanical milling and pressureless sintering. Al2O3 + 10 vol.% of La, Mn, Si or Y were mixed and milled during 12 h at 300 rpm in a horizontal mill, then with the powder mixture it was conformed cylindrical samples by uniaxial pressing using 300 MPa. Pressed samples were sintered during 2 h in an electrical furnace at 1500°C. During sintered it was used an argon atmosphere inside the furnace in order to inhibit metal oxidation. XRD results indicate that alumina and metals retain its crystalline structure. Reached density by samples is small and less than 90%. Scanning electron microscopy observations show alumina’s microstructure with very fine and homogeneous distributions of metal particles. Both the Mn and Si are not suitable metals to improve the mechanical properties of alumina, in particular the fracture toughness. Considered rare earth metals such as yttrium and lanthanum, have yielded favorable results in improving the fracture toughness of the alumina. However, it should be made more dense materials with them to better explore this potential

Refractory Ceramics Synthesis by Solid-State Reaction Between CaCO3 (Mollusk Shell) And Al2O3 Powders

Calcium aluminate-based refractory ceramic was developed as an innovative refractory material, using garden snail (Helix aspersa) shells as a natural source of CaCO3. A 1:1 molar ratio mixture of CaC O3 from snail shells and commercial Al2O3 powder was prepared by means of high-energy mechanical milling. The mixed powder was compacted in cylindrical samples (disks) and consolidated by sintering at 1450°C and 1500°C for 1h. The density and porosity were evaluated using the Archimedes principle, while the mechanical properties (hardness, fracture toughness, and shear modulus) were determined by indentation and ultrasonic methods, respectively. The thermal shock resistance was tested by heating samples to temperatures between 900 and 1400°C and subsequent quenching in water at room temperature. X-ray diffraction patterns of sintered samples indicate the formation of different calcium aluminate phases, such as CaAl12O (krotite/monoclinic),CaAl4O7 (grossite/monoclinic) and CaAl2O (hibonite-5H/hexagonal). The fracture toughness and shear modulus values of materials sintered at 1450°C were higher (0.48 MPa•m1/2)) and 59 GPa, respectively than those of materials sintered at 1500°C (0.43 MPa•m1/ 2 and 55 GPa, respectively). Also changes in the bulk density, hardness and thermal shock resistance values were observed in materials sintered at 1450°C and 1500°C

Use of Silver Nanoparticles as Tougheners of Alumina Ceramics

In this work, alumina/silver composites were produced through powder techniques, which involve the combination of high energy mechanical milling combined with sintering in the presence of a liquid phase and with the idea of having ceramics with good toughness values. From mechanical characterizations, it was found that increases of the silver content in the alumina origins decrease the elastic’s modulus and flexural strength of the final composite. The fracture toughness of alumina increases from 4.2 MPam−0.5 for monolithic alumina to 10 MPam−0.5 for alumina with 2 wt% silver additions. It was determined that the reinforcement mechanism of these materials is due to the deflection of cracks owing to metallic bridges formed by the silver used as toughener material

Manufactura y caracterización de aleaciones de alta entropía

High entropy alloys are a new kind of multicomponent alloys, consisting of five or more metallic elements with equiatomic proportions. Despite the large number of alloying elements, HEA can exhibit simple solid solution phases, such as face- and body-centered cubic phases. In this work, the AlxCrCuFeNiTi (x = 0, 0.45, 1, 2.5, 5 mol) alloy was fabricated by mechanical alloying to determine the effect of aluminum on the phase evolution during the process and its impact on the mechanical properties. Grinding of the powders was carried out at 300 rpm during 180 minutes. The powders resulting from milling were pressed at 250 kg/cm2. The pressed samples were sintered at 1,300°C during 1 hour. From results it can be seen that with increasing Al concentration, the alloys undergo a transformation from a single FCC phase to mixture of FCC and BCC phases, as well as the precipitation of FeAl3, Al3Ni, TiAl and Ti3Al intermetallics. The alloy that achieved the highest hardness was the one with the highest Al content. These alloys harden significantly with the addition of Al, due to the BCC phase formation and intermetallic compounds.Las aleaciones de alta entropía son una nueva clase de aleaciones multicomponentes, que consisten en cinco o más elementos metálicos con proporciones equiatómicas. A pesar del gran número de elementos de aleación, las HEA pueden exhibir fases de solución sólida simples, como las fases cúbicas centrada en las caras y centrada en el cuerpo. En este trabajo se fabricó la aleación AlxCrCuFeNiTi (x = 0, 0.45, 1, 2.5, 5 mol) mediante aleado mecánico para determinar el efecto del aluminio en la evolución de fases durante el proceso y su impacto en las propiedades mecánicas. La molienda de los polvos se realizó a 300 rpm durante 180 minutos. Los polvos resultantes de la molienda se prensaron a 250 kg/cm2. Las muestras prensadas se sinterizaron a 1300°C durante 1 hora. De los resultados se tiene que, al aumentar la concentración de aluminio, las aleaciones sufren una transformación de una sola fase FCC a una mezcla de fases FCC y BCC, así como la precipitación de intermetálicos de FeAl3, Al3Ni, TiAl y Ti3Al. La aleación que alcanzó la mayor dureza fue la de mayor contenido de aluminio. Estas aleaciones se endurecen significativamente con la adición de aluminio, debido a la formación de la fase BCC y por la formación de intermetálicos