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PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SOLIDOS



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  • IMPACTO Y FLUENCIA EN ESPUMAS CON BASE POLIETILENO .
    Autor: RUIZ HERRERO JOSÉ LUIS.
    Año: 2004.
    Universidad: VALLADOLID .
    Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
    Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.
    Resumen: Las espumas de poliolefinas son materiales celulares polifásicos que presentan un mínimo de dos fases: una matriz polimérica sólida y una fase gaseosa . Estos materiales son inertes, ligeros, flexibles, tienen una gran capacidad específica de absorción de energía mecánica, en el caso de estar reticuladas se pueden termoconformar, son resistentes al agua y a agentes químicos, se pueden reutilizar y presentan un amplio espectro de propiedades interesantes y peculiares .El empeño de relacionar las características microscópicas de estos materiales: tamaño, forma y orientación de las celdas, el tipo de polímero base, las características del gas contenido en las celdas, la estructura macromolecular y supramolecular, con sus propiedades físicas más notables, está ampliamente justificado por la gran cantidad de aplicaciones que presentan: aislamiento térmico y acústico, embalajes antiimpacto y antiestáticos, aplicaciones médicas como soportes, férulas, cascos, protecciones corporales y prótesis ortopédicas, aplicaciones en las industrias aeronáutica, naval y en la construcción formando paneles, ligeros y resistentes y en la industria del automóvil como juntas y elementos de confort . Este trabajo es una parte de un amplio proyecto de investigación del Grupo de Espumas Poliméricas del Departamento de Física de la Materia Condensada Cristalografía y Mineralogía de la Universidad de Valladolid, enfocado al estudio de la relación entre estructura y propiedades térmicas y mecánicas de espumas de poliolefinas obtenidas mediante diferentes procesos de producción. Los materiales estudiados son ocho tipos de espumas , con densidades comprendidas aproximadamente entre 22 y 60 , con composición química basada en polietileno de baja denidad, LDPE (seis tipos de materiales), y copolímero de etileno y acetato de vinilo, EVA, (dos tipos de materiales), producidas por la empresa MICROCEL S.A. (Burgos, España), a partir de la ruta que se denominó "moldeo por compresión", excepto un material que se conformó por extrusión. Se ha dividido la memoria en 10 capítulos, que incluyen esta breve introducción. En el capítulo segundo se aborda en primer lugar una revisión general de las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas de las espumas con base polietileno (PE), y posteriormente, un repaso a la bibliografía, que se consideró relevante, sobre los temas del impacto y la fluencia compresiva en espumas poliméricas. El capítulo 3 sumariza los aspectos esenciales de las técnicas experimentales utilizadas en la caracterización de los materiales bajo estudio. En el capítulo 4 se describen las principales peculiaridades de los procesos de producción de las espumas con base PE y copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA), haciendo especial hincapié en la ruta del moldeo por compresión.Los capítulos 5, 6, 7 y 8 están dedicados a desarrollar los resultados de nuestra investigación. En el capítulo 5 se caracterizará, por una parte, la estructura celular que presentan las espumas bajo estudio, a través de la determinación de los tamaños de celda (apartado 5.1.1), de la homogeneidad y la anisotropía de las mismas mediante coeficientes característicos (apartado 5.1.2) y de la distribución de masa y la forma de las celdas (apartado 5.1.3). Por otra parte se caracteriza la matriz polimérica a través de técnicas de calorimetría diferencial de barrido (DSC) (apartado 5.2.1) y termogravimetría (TG) (apartado 5.2.2). A lo largo del capítulo 6, denominado "Fluencia Compresiva", se analiza la respuesta de las espumas estudiadas, cuando se ven sometidas a prolongados esfuerzos compresivos. Partiendo de los datos experimentales y con la ayuda de un modelo teórico de respuesta mecánica de la espuma, se evalúa el peso relativo del gas contenido en las celdas frente al del polímero base que forma la estructura, tanto cualitativa como cuantitativamente, a través de diferentes parámetros y coeficientes. Asimismo se estudia la relación global entre el esfuerzo aplicado y la velocidad de deformación obtenida, también como los posibles mecanismos que operan en la deformación de las espumas y en su posterior recuperación, una vez suprimida la carga. Es en el capítulo 7 donde se expone la descripción y la clasificación sistemática de la respuesta de las citadas espumas para ensayos de compresión a baja velocidad de deformación, para velocidad y deformación máxima fijas, de nuevo a partir de ciertos parámetros característicos en este tipo de solicitación. El capítulo 8 resume los resultados obtenidos sobre la respuesta de los materiales analizados, ante impactos puramente compresivos de diferentes severidades, construyéndose los diagramas de amortiguamiento para todas las espumas en diferentes condiciones experimentales. También se estudia en este capítulo la posibilidad de predecir estos diagramas y su evolución en diferentes circunstancias, examinando las diversas posibilidades de comportamiento del gas contenido en el interior de las celdas. Por otra parte se evalúa el peso del comportamiento viscoelástico y viscoplástico del polímero base en la absorción de energía mecánica en impacto compresivo. En el capítulo 9 se examinan algunas aplicaciones reales de los resultados desarrollados a lo largo de la memoria en el caso del embalaje. El último capítulo recoge las conclusiones más relevantes de nuestro estudio y señala posibles caminos para una posterior ampliación del mismo.
  • MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES MECANICAS A ALTA TEMPERATURA DE COMPUESTOS CIRCONA NIQUEL .
    Autor: MORALES RODRÍGUEZ ANA.
    Año: 2003.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FACULTAD DE FÍSICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE FISICA.
    Resumen: Los materiales compuestos de circona y níquel han despertado un gran interés en los últimos años por no ser candidatos idóneos en aplicaciones de alto valor añadido relacionadas con la industria aeroespacial, convrsión de energía y sensores de flujo y temperatura. Las condiciones de operación, altas temperaturas en atmósferas variables, hacen necesaria una evaluación de la respuesta mecánica de estos compuestos. Se ha estudiado la microestructura y el comportamiento plástico a alta temperatura de compuestos TZP?Ni procesados en vía húmeda, con contenidos metálicos del 20,30 y 40% vol., y se ha comparado su comportamiento con el de los materiales monolíticos correspondientes. Se han realizado ensayos de fluencia en diferentes condiciones de tensión (5-144 MPa) y temperatura (1173-1673 K) en atmósfera de argón, así como observaciones microestructurales de los materiales antes y después de la deformación. La microestructura de los compuestos con contenido metálico por debajo y por encima del punto de percolación (que en este sistema se sitúa en el 34% vol.) es muy diferente. En el primer caso consiste en inclusiones de níquel aisladas en el seno de una matriz de TZP, mientras que en el segundo se trata de dos fases continuas interpretadas. Los valores de los parámetros n y Q determinados en los ensayos de fluencia presentan el mismo comportamiento que en la circona de alta pureza (independientes del contenido en níquel), indicando que la fase de TZP controla el proceso de deformación plástica de los compuestos. La velocidad de deformación depende principalmente de la interconexión de la fase metálica: por encima del umbral de percolación el níquel no soporta caraga en la estructura y el compuesto se puede describir como una circona porosa considerando el níquel como poros. La percolación del níquel permite alcanzar deformaciones considerables sin rotura incluso para temepraturas inferiores a 1273 K. Las inclusiones metálicas evolucionan a formas alargadas durante la deformación plástica y la ausencia de níquel en algunas regiones indica que la deformación favorece la conexión entre granos (modificándose la conductividad de los compuestos). Las observaciones microestructurales, junto con los resultados mecánicos, sugieren que la deformación de los compuestos está controlada por la fase cerámica y es compatible con un mecanismo de deformación por deslizamiento de fronteras de grano con una tensión umbral. Los resultados de este trabajo abren la posibilidad de fabricar sensores electromecánicos de deformación con estos materiales. Desde un punto de vista de ciencia base, permiten extender el estudio de la plasticidad TZP a temperaturas menores qué las estudiadas hasta ahora.
  • PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE NANOPARTÍCULAS DE COAG PREPARADAS MEDIANTE LA TÉCNICA DE MICROEMULSIONES .
    Autor: GARCÍA BASTIDA ANTONIO JESÚS.
    Año: 2003.
    Universidad: SANTIAGO DE COMPOSTELA.
    Centro de lectura: FÍSICA.
    Centro de realización: UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA.
    Resumen: Un método basado en reacciones sucesivas en microemulsión es desarrollado fundamentalmente para: 1,- Obtener clusters de material magnético (cobalto). 2,- Recubrirlo de material no magnético (plata). Técnicas como la microscopía electrónica de transmisión, la difracción y absorción de rayos x (EXAFS), son empleadas para la caracterización estructural de las muestras. Los clusters de cobalto se presentan oxidados (Co3O4). Tratamientos térmicos a altas temperaturas en atmósferas de H2 y Ar, provocan la reducción y el crecimiento del cobalto. Se realiza un estudio teórico de las propiedades de los sistemas de partículas magnéticas monodominio, fuera del equilibrio térmico y en estado superparamagnético, así cómo la evolución entre ambos tipos de estados. En cuanto a las medidas magnéticas sobre el sistema Co@Ag han sido realizadas medidas de magnetización isoterma frente a campo magnético, medidas de magnetización frente a temperatura (destaquemos las curvas "Zero Field Cooling-Field Cooling") y resonancia magnética electrónica. Mediante ajustes de las curvas teóricas han sido extraídos parámetros tales como el momento efectivo atómico, la constante de anisotropía, el nº de átomos de Co por cluster y dispersiones de tamaños. El tratamiento térmico previo influye notablemente en el comportamiento magnético del sistema, y muchas de estas propiedades son analizadas coherentemente en los resultados extraídos de la caracterización estructural. Además, han sido observados efectos de ligandos sobre la superficie, fluctuaciones de espín, importantes contribuciones de los momentos angulares orbitales y cambios en el estado de espín del Co3+. Las interacciones magnéticas entre clusters no pueden ser despreciadas debido a la presencia de más de un cluster por nanopartícula. Mientras que el tamaño de dicho cluster viene determinado por la concentración del ión C02+ en la microemulsión original, la cubierta de Ag queda determinada por el tamaño de micela.
  • INFLUENCIA DE LAS TENSIONES RESIDUALES DE MECANIZADO EN LAS PROPIEDADES MECANICAS DE Y-TZP .
    Autor: JUY AGUIRRE ALBERTO.
    Año: 2003.
    Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
    Centro de lectura: UPC.
    Centro de realización: CIÈNCIA DELS MATERIALS I ENGINYERIA METAL.LÚRGICA.
    Resumen: En esta tesis se han desarrollado microestructuras mediante tratamientos térmicos de 2,5Y-TZP, las cuales con la adición de tensiones residuales de mecanizado, experimentan un aumento de la resistencia y la tenacidad de fractura. La microestructura con mejores propiedades se obtuvo para la temperatura de 1650C con un tiempo de permanencia de 40 minutos (40M), y está compuesta por granos tetragonales y granos compuestos por precipitados tetragonales y matriz de fase cúbica. El crecimiento del grano tetragonal produce el aumento de la transformabilidad y un consecuente incremento de la tenacidad. La resistencia a la fractura aumenta, pero si el grano tetragonal es mayor de 1 m disminuye ligeramente debido a que los defectos que originan la fractura aumentan más que la tenacidad. Los procesos de mecanizado estudiados inducen tensiones residuales de compresión en la superficie, lo que ocasiona el aumento de la resistencia y la tenacidad de fractura. La transformación de fase de tetragonal a monoclínico sólo se produce durante el rectificado del material tratado durante 10 horas (mayor transformabilidad). El proceso de desbaste plano no ocasiona la transformación de la fase tetragonal en los materiales analizados, sin embargo produce la transformación de fase de monoclínico a tetragonal. Las tensiones residuales de mecanizado aumentan la resistencia al daño por contacto, porque disminuye el daño cuasiplástico subsuperficial, y no se forma daño alrededor de la zona de contacto en las muestras ensayadas a fatiga de contacto. Las tensiones residuales aumentan la resistencia al choque térmico. Los resultados demuestran que no se produce agrietamiento, ni transformación de fase bajo estas condiciones de ensayo. Las tensiones residuales no disminuyen durante el choque térmico, y se oponen a la propagación de la fisuras de indentación, manteniéndose además las propiedades mecánicas.
  • MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES MECÁNICAS A ALTA TEMPERATURA DE COMPUESTOS CIRCONA-NÍQUEL .
    Autor: MORALES RODRÍGUEZ ANA.
    Año: 2003.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FÍSICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE FÍSICA.
    Resumen: Los materiales compuestos de circona y níquel han despertado un gran interés en los últimos años por ser candidatos idóneos en aplicaciones de alto valor añadido relacionadas con la industria aeroespacial, conversión de energía y sensores de flujo y temperatura. Las condiciones de operación, altas temperaturas en atmósferas variables, hacen necesaria una evaluación de la respuesta mecánica de estos compuestos. Se ha estudiado la microestructura y el comportamiento plástico a alta temperatura de compuestos TZP-Ni procesados en vía húmeda, con contenidos metálicos del 20,30 y 40% vol., y se ha comparado su comportamiento con el e los materiales monolíticos correspondientes. Se han realizado ensayos de fluencia en diferentes condiciones de tensión (5-144 Mpa) y temperatura (1173-1673 k) en atmósfera de argón, así como observaciones microestructurales de los materiales antes y después de la deformación. La microestructura de los compuestos con contenido metálico por debajo y por encima del punto de percolación (que en este sistema se sitúa en el 34% vol.) es muy diferente. En el primer caso consiste en inclusiones de níquel aisladas en el seno de una matriz de TZP, mientras que en el segundo se trata de dos fases continuas interpenetradas. Los valores de los parámetros n y Q determinados en los ensayos de fluencia presenta el mismo comportamiento que en la circona de alta pureza (independientes del contenido en níquel), indicando que la fase de TZP controla el proceso de deformación plástica de los compuestos. La velocidad de deformación depende principalmente de la interconexión de la fase metálica: por encima del umbral de percolación el níquel no soporta carga en al estructura y el compuesto se puede describir como una circona porosa considerando el níquel como poros. La percolación del níquel permite alcanzar deformaciones considerables sin rotura incluso para temperaturas inferiores a 1273 K. Las inclusiones metálicas evolucionan a formas alargadas durante la deformación plástica y la ausencia de níquel en algunas regiones indica que la deformación favorece la conexión entre granos (modificándose la conductividad de los compuestos). Las observaciones microestructurales, junto con los resultados mecánicos, sugieren que la deformación de los compuestos está controlada por la fase cerámica y es compatible con un mecanismo de deformación por deslizamiento de fronteras de grano con una tensión umbral. Los resultados de este trabajo abren la posibilidad de fabricar sensores electromecánicos de deformación con estos materiales. Desde un punto de vista de ciencia base, permiten extender el estudio de la plasticidad del TZP a temperaturas menores que las estudiadas hasta ahora.
  • NUEVOS AVANCES EN EL ESTUDIO DE LA PLASTICIDAD A ALTA TEMPERATURA DE NANOCERÁMICOS DE CIRCONIA DOPADA CON ITRIO .
    Autor: LORENZO MARTÍN M. CINTA.
    Año: 2003.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FÍSICA .
    Centro de realización: FACULTAD DE FÍSICA.
    Resumen: Esta tesis doctoral versa sobre el comportamiento mecánico a alta temperatura de policristales de circona dopada con itrio con tamaños de granos en el rango nanométrico puro y dopados con distintas concentraciones de dos fase vítreas denominada SNS y SAS. Se estudia el comportamiento mecánico de este material y la influencia de la fase vítrea en la resistencia a la deformación de las distintas muestras, mediante ensayos de deformación y un cojunto de técnicas muestras, mediante ensayos de deformación y un conjunto de técnicas que permiten una caracterización microestructural de las muestras. Se obtiene que el material se deforma mediante deslizamiento de fronteras de grano, siendo acomodado por difusión catiónica en volumen modificada por los efectos de segregación de itrio hacia las fronteras de los granos. Se elabora un modelo que justifica los resultados experimentales como consecuencia de los efectos electrostáticos de la capa de segregación. Este modelo permite racionalizar tanto los resultados experimentales obtenidos en el rango nanométrico, como los encontrados en la literatura para este mismo material con tamaños de grano en el rango submicrométrico.
  • FABRICACIÓN, CARACTERIZACIÓN MICROESTRUCTURAL Y PROPIEDADES MECANICAS DEL CARBURO DE SILICIO BIOMORFICO.
    Autor: VARELA FERIA FRANCISCO MANUEL.
    Año: 2003.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FISICA .
    Centro de realización: FAC. FÍSICA.
    Resumen: Fabricación de carburo de silicio mediante un proceso de infiltración reactiva de una preforma de carbón con silicio. Así como una evaluación del comportamiento mecánico a alta temperatura, mediante ensayos en compresión a carga y a velocidad constantes.
  • DISEÑO DE MATERIALES MULTICAPA RESISTENTES AL DAÑO POR CONTACTO .
    Autor: MIRANDA GONZÁLEZ PEDRO.
    Año: 2002.
    Universidad: EXTREMADURA.
    Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
    Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS Y ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIALES.
    Resumen: En este trabajo se han investigado de forma exhaustiva los mecanismos de daño que se generan en estructuras multicapa bajo la acción de tensiones de contacto. La metodología que se ha utilizado consiste principalmente en la realización de ensayos de indentación Hertz, en combinación con sus simulaciones numéricas (FEM). Los ensayos mecánicos se han realizado sobre estructuras multicapa transparentes, que permiten la observación (em in situ) del inicio y posterior evolución del daño. Sin embargo, el análisis efectuado tiene validez general y permite entender las propiedades de contacto de estructuras multicapa de naturaleza muy diversa. En particular, se han identificado y caracterizado los mecanismos de daño por contacto en sistemas multicapas. Además, se ha efectuado un análisis riguroso de las tensiones generadas por contacto en estos sistemas y se han propuesto expresiones semiempíricas que las describen. A partir de estas expresiones es posible realizar predicciones acerca del daño al cual será más susceptible un determinado sistema y estimar la carga promedio a la cual aparecerá dicho daño. De este modo se establecen las bases científicas para poder realizar un diseño inteligente de las estructuras multicapa y optimizar su comportamiento en servicio. Los resultados de este estudio tienen implicaciones de interés para la selección y diseño inteligente de estructuras multicapa que sean adecuadas para las diferentes aplicaciones.
  • INFLUENCIA DEL MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METÁLICA AL6061+15VOL%SICW .
    Autor: FERNÁNDEZ SERRANO RICARDO .
    Año: 2002.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: FÍSICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS.
    Resumen: Se han estudiado dos problemas bien conocidos de propiedades mecánicas de materiales compuestos de matriz metálica y refuerzo cerámico discontinuo: El estado de tensiones residuales debidas al procesado y tratamientos térmicos realizados a los materiales y el comportamiento en el estado estacionario de fluencia. Para realizar esta tarea se han combinado modelos basados en la mecánica del continuo como el de Eshelby o el de transferencia de carga por cizalla junto con el conocimiento microestructural de los materiales. El estudio de las tensiones residuales se realizó mediante difracción de neutrones en los institutos HMI de Berlín y NFL de Studsvik. El comportamiento en fluencia se determinó mediante la utilización de tres máquinas trabajando a tensión constante totalmente diseñadas y fabricadas en el CENIM. El estudio de la microestructura de los materiales se realizó principalmente utilizando técnicas de difracción de rayos-x y de microscopía óptica y electrónica de barrido. Los principales resultados se pueden englobar en dos grupos. Por un lado, se ha determinado la correlación entre las tensiones residuales y el efecto de diferente resistencia mecánica mediante el concepto de transferencia de carga y se ha observado cómo el efecto de la deformación plástica reduce el estado de tensiones residuales, pero no el efecto de diferente resistencia mecánica. El comportamiento en fluencia se ha explicado mediante el concepto de tensión umbral, relacionándose esta magnitud con la microstructura de los materiales y con el fenómeno de transferencia de carga.
  • INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA EN LA CONFORMABILIDAD EN CALIENTE EN ACEROS DE FÁCIL MECANIZADO .
    Autor: OCHOA SÁEZ DE LAFUENTE JAIME.
    Año: 2002.
    Universidad: NAVARRA.
    Centro de lectura: CIENCIAS .
    Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS.
    Resumen: En el presente trabajo se ha estudiado la influencia del azufre y otros elementos de aleación (plomo, selenio y telurio) en la aparición de defectos (grietas, mordeduras, marcas, etc.) en el material bruto de colada y el material laminado de aceros resulfurados de fácil mecanizado. Estos defectos pueden tener su origen en la colada continua o en la laminación en caliente. La operación de enderezado es la etapa crítica de la colada continua. En la superficie de colada, sometida a tracción, pueden generarse grietas y otros tipos de defectos por la falta de ductilidad del acero a las condiciones a las que se lleva a cabo esta operación (velocidad de deformación, temperatura, oscilaciones térmicas, etc.). En la laminación, en la que precisamente se aprovecha la capacidad de deformación del acero a altas temperaturas, la baja ductilidad del material también conduce a la formación de grietas. Los aceros resulfurados presentan una pobre ductilidad, que en algunos casos ha sido atribuida a la posible presencia de sulfuros ricos en hierro de bajo punto de fusión (< 1000ºC), cuya presencia causa el "quemado del acero", y en otros a la alta fracción volumétrica, morfología y distribución de las inclusiones de (Mn,Fe)S presente en los aceros, que actúan como lugares para la nucleación de cavidades por la descohesión de la intercara inclusión-matriz. El plomo también influye negativamente en la ductilidad, mientras que sobre el efecto del selenio y del telurio en la misma existen discrepancias. Sobre la base de estas consideraciones, en el presente trabajo se ha analizado la ductibilidad en caliente de varios aceros resulfurados (con o sin adiciones de plomo, selenio o telurio) y no resulfurados. Se han llevado a cabo ensayos de tracción y de torsio en caliente, en los que se han simulado las condiciones de deformación que se dan durante la operación de enderezado de la colada continua y durante las primeras pasadas de la laminación en caliente. También se ha realizado una caracterización microestructural de los aceros con el objetivo de poder establecer los mecanismos pro los que algunos de ellos presentan una baja ductilidad. Paralelamente se han estudiado la recristalización dinámica, el crecimiento de grano y la oxidación en aceros resulfurados, y como éstos pueden afecta al conformado en caliente de estos aceros.
  • MECANISMOS DE DEFORMACION PLASTICA A ALTA TEMPERATURA DE POLICRISTALES DE NITRURO DE SILICIO .
    Autor: MELENDEZ MARTINEZ JUAN JOSE.
    Año: 2001.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE FISICA.
    Resumen: Se ha realizado un estudio de la deformacion plastica a alta temperatura de policristales de nitruro de silico sinterizados bajo presion de gas, complementado con la caracterizacion microestructural de materiales. El interes del estudio se ha centrado en poner de manifiesto las posibilidades de deformacion superplastica de estos materiales en determinadas condicionadas condiciones experimentales. El estudio de los materiales se ha complementado con una investigacion bibliografica orientada a revelar las caracteristicas fundamentales de la fluencia de policristales de nitruro de silicio. La deformacion plastica a alta temperatura de los materiales objeto del estudio esta caracterizada, en todo el rango de tensiones y temperaturas utilizado, por un exponente de tension sistematicamente menor que uno, con un valor promedio n=0,6 en ambos casos. La caracteriacion de los materiales deformados, asi como el analisis de los resultados experimentales en terminos de modelos conocidos, han permitido concluir que las caracteristicas de deformacion de los materiales son compatibles con un mecanismo de deformacion por deslizamiento de fronteras de grano acomodado por disolucion-reprecipitacion, en el que los procesos que marcan la velocidad de deformacion son las reacciones que tienen lugar en la interfase.
  • CARACTERIZACIÓN Y OPTIMIZACIÓN TECNOLÓGICA DE UN ACERO HIPEREUTECTOIDE .
    Autor: FERNÁNDEZ VICENTE ALBERTO.
    Año: 2001.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES METALÚRGICAS.
    Resumen: La presente tesis comprende el estudio de la influencia, procesado y tenacidad a la fractura de dos aceros de ultraalto contenido en carbono UAC, con un contendio en carbono de 1,3% (UAC-1,3C) y 1,5% (UAC-1,5C). En primer lugar se ha estudiado el comportamiento en fluencia a alta temperatura y altas velocidades de deformación del acero UAC-1,3C. Para ello, se han llevado a cabo ensayos de torsión en el rango de velocidades de deformación de 2 a 26 s-1 y en el intervalo de temperaturas de 900 a 1200ºC. Se han determinado los mecanismos de deformación operantes en los estados de deformación de máximo. Se han obtenido que, en el estado de máximo, el acero UAC-1,3C deforma de acuerdo con un mecanismo de movimiento de dislocaciones controlado por la difusión de vacantes a través de la red. En los estados de ----- hay dos mecanismos controlantes de la deformación: deslizamiento de fronteras de grano controlado por la difusión de vacantes a lo largo de las dislocaciones y movimiento de dislocaciones controlado por la difusión de vacantes a través de la red. En segundo lugar se han diseñado dos rutas (A y B) de procesado de los aceros UAC-1,3C y UAC-1,5C, para la obtención de una microestructura de carburos esferoidales de pequeño tamaño embebidos en una matriz de ferrita. Ambas rutas consisten en una etapa de forja y una etapa de recocido a 780ºC. La etapa de forja de las rutas A y B se llevó a cabo en los intervalos de temperatura desde 950 a 800ºC y desde 850 a 750ºC, respectivamente. En general, en el acero UAC-1,5C se ha obtendio una microestructura de carburos esferoidales de elevado tamaño (> 5 um) independientemente de la ruta empleada, mientras que en el acero UAC-1,3C el tamaño menor de carburo se ha obtendio por medio de la ruta B (< 1,5 um). Posteriormente, los materiales procesados mediante la ruta B se han tratado térmicamente a temperaturas en el rango de 770 a 990ºC y se han medido los parámetros microestructurales: tamaño medio de carburo, tamaño de grano de ferrita, tamaño de grano de austenita, tamaño de colonia de perlita y espaciado interlaminar de la perlita. Por úlimo, se ha medido la tenacidad ala fractura de los materiales anteriormente austenizados, mediante ensayos de fractura realizados en probeta de tipo Chevron (ASTM E 1304-97). Se ha observado que la tenacidad de la fractura del acero UAC -1,3C austenizado en el intervalo desde 770 hasta 870ºC es aproximadamente constante con la temperatura de austenización. No se ha observado una relación significativa entre la distancia entre carburos o el tamaño de grano de ferrita y la tenacidad a la fractura. La tenacidad a la fractura del acero UAC-1,3C austenizado entre 900 y 990ºC disminuye con el aumento de la temperatura de austenización, debido al aumento del tamaño de grano asutenítico. Por otro lado, la tenacidad a la fractura del acero UAC-1,5C austenizado en los intervalos 770-850ºC no varía significativamente con el aumento de la temperatura de autenización en cada intervalo. Sin embargo, los valores de Kiv son diferentes para cada intervalo de temperatura, lo cual se atribuye a la variación de la distancia entre carburos en ambos rangos de temperatura.
  • ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO MECANICO DE SOPORTES CERAMICOS CRUDOS. MEJORA DE SUS PROPIEDADES MECANICAS .
    Autor: JARQUE FONRIA JUAN CARLOS.
    Año: 2001.
    Universidad: JAUME I DE CASTELLON.
    Centro de lectura: TECNOLOGIA Y CIENCIAS EXPERIMENTALES.
    Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGIA Y CIENCIAS EXPERIMENTALES.
    Resumen: En este trabajo se han estudiado, además de la resistencia mecanica (OR), otras propiedades mecanicas poca utilizadas para caracterizar el comportamiento mecanico de un soporte ceramico crudo, como son el modulo de elasticidad (E), la energia de fractura (Gc) y, en especial, la tenacidad (K1C), proponiendo metodos para su medida y analizando como influyen algunas variables del polvo de prensas (distribucion de tamaño de particula (DTP), y tamaño y presion de fluencia de los aglomerados) y de proceso (presión de prensado, humedad del polvo atomizado, contenido en humedad de la pieza y ciclo de secado) sobre dichas propiedades mecanicas. Se ha comprobado la aplicabilidad de la mecanica de fractura lineal elástica, asi como la utilidad de varios modelos teóricos y empiricos encontrados en la bibliografia, que relacionan las distintas propiedades mecánicas con la microestructura de las piezas, para reproducir los resultados experimentales. Además, se han propuesto modelos empiricos alternativos que tienen en consideracion no solo los parametros microestructurales sino tambien las caracteristicas fisicas del aglomerado que forma el polvo de prensas, modelos que se han demostrado válidos para reproducir los resultados obtenidos.
  • COMPORTAMIENTO REOLOGICO DE LAS SUSPENSIONES ARCILLOSAS CONCENTRADAS .
    Autor: SANZ SOLANA VICENTE.
    Año: 2001.
    Universidad: JAUME I DE CASTELLON.
    Centro de lectura: TECNOLOGIA Y CIENCIAS EXPERIMENTALES .
    Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGIA Y CIENCIAS EXPERIMENTALES.
    Resumen: En este trabajo se han preparado suspensiones exclusivamente arcillosas, desfloculadas con silicato sodico, en un amplio intervalo de fracciones volumétricas de solidos y de contenidos en viscoelástico y tixotropico cuando las suspensiones estaban en reposo. Se han podido identificar tres tipos de curvas de flujo que dependen del nivel de interacción entre las partículas y se ha obtenido una relacion funcional basada en el modelo de Krieger, que permite predecir la viscosidad. Por otra parte, se ha desarrollado un modelo empirico capaz de predecir la elasticidad de estos sistemas en función de la fracción volumetrica de sólidos, para diferentes contenidos en desfloculante. Igualmente, se ha desarrollado un modelo cinético, basado en dos etapas consecutivas que se desarrollan a diferente velocidad, que predice la cinética de gelificación de las suspensiones en reposo. Finalmente, se ha estudiado el papel de la arcilla en las suspensiones bimodales (que pueden considerarse equivalente a las industriales), comprobándose que la adición de particulas gruesas a una suspensión coloidal tiene el mismo efecto que su adición a un liquido, mientras que el tipo de comportamiento viene determinado por las interacciones entre las partículas arcillosas.
  • ESTUDI DE PROPIETATS VIBRACIONALS I PROCESSOS D´ORDENACIO EN SOLIDS METAL.LICS .
    Autor: PORTA TENA MARCEL.
    Año: 2001.
    Universidad: BARCELONA.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: FACULTAT DE FISICA, UNIVERSITAT DE BARCELONA.
    Resumen: La tesis consta de dos partes. En la primera parte se estudia la cinética de crecimiento de dominios de orden en aleaciones binarias. Este fenomeno es un proceso de relajación hacia el equilibrio que se produce cuando la aleación se enfría bruscamente a través de una transición de fase del tipo orden-desorden. El estudio se realiza mediante simulación por el metodo de Monte Carlo cinético de modelos reticulares. En el caso en que la energía libre de la aleación depende de un único parametro de orden escalar sobre el cual no hay ninguna ley de conservación, la ley de crecimiento de dominios esta bien establecida, L(t) t1/2 (ley de Allen-Cahn). En el presente trabaja se estudia el efecto sobre la ley de crecimiento de dominios de la no estequiometria de la aleación, de la presencia de un tercer componente, y del efecto de la asimetría de la aleación en el caso de procesos de ordenación asistidos por vacantes. En una red cuadrada con interacciones a primeros vecinos los resultados obtenidos son que la no estequiometría no modifica la ley de crecimiento de dominios, y la presencia de un tercer componente solo la modifica en el caso en que el estado de equilibrio sea de separación de fases entre una fase rica y una fase pobre en el tercer componente. En este caso, la fase rica en el tercer componente se forma en las interfases que separan dominios de orden opuesto, dando lugar al mojado de las interfases. En presencia de mojado la ley de crecimiento de dominios es L(t) t1/3, debido a que la movilidad de la interfases es inversamente proporcional al grosor de la capa de mojado. Respecto al efecto de la asimetria de la aleación en el caso de procesos de ordeacion asistidos por vacantes, el resultado obtenido es que dicha asimetria induce una interacción repulsiva de las vacantes con las interfases, y la ley de crecimiento de dominios obtenida es la ley de Allen-Cahn. En la segunda parte de la tesis se construye un potencial interatomico para metales de transición basado en un desarrollo en momentos en la densidad electrónica de estados en la aproximacion de enlaces fuertes (Tigh Binding). El potencial incluye el calculo explicito de hasta el quinto momento de la densidad de estados y satisface la condición de neutralidad de carga local. El potencial se ajusta a las estructuras hcp y bcc del Zr, y se aplica el cálculo de las relaciones de dispersion de fonones de la estructura bcc a T=0K y al parametro de red y constantes elasticas de esta misma estructura entre 1200 y 2000K mediante simulación por el metodo de Monte Carlo en las colectividades isóbaro-isoterma y canónica. Se obtiene que el potencial reproduce correctamente las inestabilidades de la estructura bcc del Zr a T=0k y la estabilizacion de dicha estructura respecto de la deformación asociada a la constante elástica C´a alta temperatura al introducir las vibraciones atómicas. También se reproduce satisfactoriamente el coeficiente de dilatación termica del Zr bcc.
  • ESPINELAS, VIDRIOS Y VITROCERAMICAS MAGNETICAS .
    Autor: ARCOS NAVARRETE DANIEL.
    Año: 2001.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: FARMACIA.
    Centro de realización: FACULTAD DE FARMACIA.
    Resumen: En el presente trabajo versa sobre la mejora y busqueda de nuevas propiedades en materiales magneticos, si bien el enfoque y campo de aplicación de los materiales estudiados son muy diferentes. La primera parte recoge los estudios realizados con materiales de reconocido impacto tecnologico: las ferritas con estructura espinela. Con estos materiales hemos querido abordar problemas concretas planteados en la industria ceramica, como son las propiedades electricas y mecanicas. En este sentido, hemos estudiado la influencia de aditivos como el SiO2, CaO, V2O5 y Nb2O5 en la composición de estos materiales. La sintesis de ferritas con propiedades diferentes a las obtenidas por el metodo ceramico tradicional se ha planteado utilizando molienda mecanica, como es la sintesis mecanoquimica. La segunda parte de esta memoria describe el trabajo realizado sobre vitrocerámicas magneticas bioactivas. Estas vitrocerámicas se enmarcan en el terreno de los biomateriales útiles en cirugia ortopedica para la sustitución y relleno de defectos óseos. Sus propiedades magneticas les permiten actuar como termosemillas en el tratamiento antitumoral por hipertemia. Esto les hace materiales muy interesantes como refuerzo de huesos a los que se ha extirpado un tumor y que necesitan de hipertemia local para la profilaxis frente a posibles metastasis. En esta segunda parte, tambien se han sintetizado materiales bifasicos compuestos de una vitroceramica magnetica y un vidrio bioactivo obtenido por el metodo sol-gel. De este modo se han obtenido materiales con propiedades magneticas y con un comportamiento bioactivo muy superior al mostrado por la vitroceramica de forma individual.
  • PROPIEDADES VIBRACIONALES Y MAGNETICAS EN LA TEORIA DEL FUNCIONAL DE LA DENSIDAD .
    Autor: ALONSO PRUNEDA JOSE MIGUEL.
    Año: 2001.
    Universidad: OVIEDO.
    Centro de lectura: GEOLOGIA.
    Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.
    Resumen: En esta tesis cabe distinguir una doble contribucion: una metodologica, en la que se desarrollan nuevas tecnicas de calculo, y otra practica, en donde se estudian propiedades vibracionales y magneticas de sistemas con caracteristicas que les hacen atractivos desde un punto de vista tecnológico. Se ha desarrollado un código de respuesta lineal en teoria de perturbaciones del funcional de la densidad, para obtener las segundas derivadas de la energia respecto a desplazamientos atomicos (la matriz dinamica) empleando una base de orbitales atomicos localizados. Esto permite obtener los modos de vibración partiendo de primeros principios. El codigo ha sido apliado para estudiar el efecto de la trasferencia de carga en fullerenos (C60 -n con n=0,1,2,3…6), encontrandose que los corrimientos observados experimentalmente en las frecuencias son efecto principalmente del dopaje y que el entorno de la molécula juega un papel secundario. Tambien se han analizado modos locales de vibración asociados a un buen numero de defectos ligeros (diferentes complejos de hidrógeno, oxigeno, carbono y boro) en silicio. La precisión en las frecuencias obtenidas permite una mejor interpretación de los espectros Raman e infrarrojo obtenidos experimentalmente. Igualmente, se ha desarrollo una formulación de la teoria de perturbaciones dependientes del tiempo, que permite obtener excitaciones de sistemas magneticos no colineales (magnones), generalizando asi los metodos existentes hasta el momento. Finalmente, se ha realizado un estudio de las propiedades de acoplo magnetico en sandwiches de Fe y FeSi, en función del espesor del FeSi, con el objetivo de comprender el mecanismo que hace que este dispositivo tenga un comportamiento diferentes al de otros sistemas que emplean materiales metalicos como espaciador.
  • ESTUDIO DE LOS MICROMECANISMOS DE FRACTURA FRAGIL Y SU INTERACCION CON LA MICROESTRUCTURA DE ACEROS MICROALEADOS. ANALISIS DE LA ETAPA DE NUCLEACION Y PROPAGACION DE LA FRACTURA .
    Autor: ECHEVERRIA ZUBIRIA ALBERTO.
    Año: 2000.
    Universidad: NAVARRA.
    Centro de lectura: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS.
    Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS.
    Resumen: Este trabajo de investigación trata sobre el estudio de los micromecanismos de fractura frágil en aceros microaleados al Ti, y microaleados al V.Basicamente se han analizado aceros con microestructura bainítica, de esta manera completando al estudio del comportamiento frágil a fractura en un amplio rango de microestructuras entre lo que se incluyen ferrito-perlíticas y martensiticas. Se ha caracterizado la fractura fragil por clivaje realizando ensayos de flexión en 4 puntos en probetas de entalla única a muy bajas temperaturas (-196º C y -100ºC). La mayoría de los ensayos se han llevado a cabo a rotura y únicamente en algunos se ha descargado la probeta previa a la fractura, con el objeto de observar la posible presencia de microgrietas no críticas enromadas. Estos ensayos se han complementado con la modelización por elementos finitos (codigo ABAQUS) del ensayo en si y con estudios fractográficos exhaustivos en el microscopio electronico de barrido. Se ha constatado el efecto dañino de particulas de TiN groseras (mayores que 1 um) formadas en la precipitación en la fase liquida. Esta actúan como lugar de iniciación de la fractura frágil por clivaje tanto en microestructuras de bainita como de martensita. Se ha analizado el criterio de fractura que subyace en la fractura frágil por clivaje; considerando criterios de tensión y/o deformación en base a, la localización de los orígenes de fractura y cálculos de la tensión y deformación por elementos finitos. Se ha concluido que no solo debe centrarse la importancia en la particula desencadenante de la fractura sino que la matriz circundante tambien es importante. En el trabajo se han observado diversas evidencias que corroboran esta influencia exógena a la localizaciónd el evento critico, del tamaño de grano. Se ha estimado una cota superior de la energia superficial de fractura tanto para la intercara particula/matriz como la matriz/matriz. Este estudio identifica los parámetros microestructurales criticos que controlan la fractura a diferentes temperaturas, lo que proporciona una herramienta adecuada para obtener aceros con propiedades mecánicas mejoradas.
  • ESTUDIO EXPERIMENTAL DE SISTEMAS FUERA DEL EQUILIBRIO: INESTABILIDADES EN UNA CELDA DE HELE-SHAW ROTATORIA, AVLANCHAS EN LA TRANSFORMACIÓN MARTENSÍTICA.
    Autor: CARRILLO GALDÓ LUIS MIGUEL .
    Año: 2000.
    Universidad: BARCELONA.
    Centro de lectura: FÍSICA.
    Centro de realización: FACULTAT DE FÍSICA, UB.
    Resumen: Se presenta un estudio desde el punto de vista experimental de dos inestabilidades diferentes que tienen lugar en sistemas distintos. I. - Por un lado se estudio la inestabilidad que tiene lugar en la interficie aire-aceite de una gota de luido colocada en el centro de una celda de Hele-Shaw circular a la que podemos hacer girar con una frecuencia de rotación controlada. Se ha deducido la relación de dispersión lineal para el caso de uan gota circular y para el caso de cuna gota anular. El balance entre la fuerza centrífuga y las fuerzas capilares en función de la diferencia de viscosidad y de densidad de los dos fluidos introducidos en la celda determinan la estabilidad de la interficie entre ambos fluidos. Se han llevado a cabo experimentos variando los diferentes parámetros experimentales para corroborar la corrección de la relación de dispersión; en particular, se ha comparado el número de onda más inestable predicho teóricamente con el observado experimentalmente. Se ha representado magnitudes que caracterizaban la dinámcia de las estructuras, como el radio de giro, el perímetro de la interficie o la rugosidad de la misma. A partir de la información recogida se ha observado la existencia de un tiempo de latencia de inestabilidad, que ha sido medido. Igualmente las magnitudes citadas se han conseguido adimensionalizar haciendo colaspsar los diversos experimentos en una úncia función universal, de esta manera hemos obtenido los números dimensionales que caracterizan la dinámica del problema. En el caso del anillo se ha estudiado también su estabilidad en función de las propiedades de mojado de la celda, concluyendo que estas son determinantes tanto para el desplazamiento estable de la inteficie como para su estabilildad. II,- La segunda parte de la tesis trata sobre la transformación estructural, aterma, diplaciva y no difusiva (transformación martensítica) que tiene lugar en una aleación de base Cobre cuando de la somete a esfuerzos o a cambios de temperatura. Se ha diseñado y construido un sistema experimental para estudiar la transformación cuanso de la somete a esfuerzos, consistente en una máquina de traccióninfinitamente blana que detecta pulsos de calor provenientes de la transformación que tiene lugar en la muestra estudiada. Se han obtenido dibribuciones en leyes de ponecia tanto de la intensidad como de la duración de las avalanchas observadas en función del número de ciclos a que es sometida la muestra. Se ha mejorado un sistema existente de deteción ultrasonora de pulsos en una muestra cuando se la sometía a diferencias de temperatura. En ese caso hemos sido capaces de realiza un estudio comparativo de distribuciones de avalanchas para varias muestras transformando a estructuras resultantes diferentes. También hemos consegudio medir el cambio del exponente de las distrubicones en leyes de potencia en función del número de ciclos caloríficaos a que se sometía la muestra.
  • CRISTALIZACION Y TRANSICIONES DE FASES EN MATERIALES POLIMERICOS DE CADENA RIGIDA: ESTRUCTURA Y PROPIEDADES MICROMECANICAS .
    Autor: GARCIA GUTIERREZ M. CRUZ.
    Año: 1999.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: INSTITUTO ESTRUCTUA DE LA MATERIA CSIC.
    Resumen: Esta memoria de tesis doctoral ha sido estructurada del siguiente modo: en primer lugar en la introducción se revisan los conceptos básicos y la terminología relacionados con las transiciones de fase, fenómenos de cristalización y morfología de los materiales poliméricos, así como los antecedentes bibliográficos de la relación entre estructura y propiedades mecáncias de superficie en polímeros. En el capítulo segundo se describen los materiales investigados y las técnicas experimentales utilizadas: calorimetría diferencial de barrido, columna de gradiente la densidad, difracción de rayos X a ángulos altos y bajos en combinación con la radiación sincrotrón, y la microdureza de gran ayuda en el estudio de la correlación entre los cambios e structurales y las propiedades micromecánicas. En el capítulo tercero se estudian los fenómenos de ordenación molecular que tienen lugar durante el tiempo de inducciónprevio a la cristalización, y su influencia en la estructura y propiedades micromecánicas del PET amorfó así como en la cinética de cristalización. En el capítulo cuarto presenta un estudio sobre el desarrollo de la estructura del PEN cristalizado a presión ambiental y a 400MPa, haciendo especial hincapié en la evolución de la nanoestructura durante el procesod e cristalizaciónsecundaria. Para ello se han analizado los diagramas de difracción de rayos X a ángulos bajos mediante el formalismo de la función de distribuciónd e interfase IDF, lo que permite una descripciónd etallada de la nanoestructura. Finalmente se ha investigado la variaciónobservada de parámetros estructurales en función de los valores obtenidos de microdureza. Una vez investigada la estructura y propiedades de los homopolímeros PET y PEN. En el quinto capítulo se presenta un análisis de la cristalización isotérmica de aleaciones PET/PEN en todo el rango de composiciones mediante experimentos simultáneos de difracción de rayos X a ángulos altos y bajos y la medida de microdureza, en tiempo real. El estudio estructural de estas aleaciones PET/PEN ha permitido investigar la influencia de la composición en la cinética de cristalización en relación con la de los componenetes y cuantificar la fracción de copoliester producida durante la preparación de las aleaciones. En el capítulo sexto se estudia el desarrollo estructural en muestras sinterizadas de la policetona PEKEKK tratadas a diferentes temperaturas, mediante difracción de rayos X a ángulos bajos haciendo un análisis de la intensidad difractada mediante la función de correlación CF y la función de distribución de interfase IDF. Se ha realizado un estudio comparativo de los parámetros estructurales obtenidos mediante ambos métodos y se discuten los valors medidos de microdureza a la luz de las variaciones estructurales. En el anexo se describen sucintamente los dos métodos de análisis IDF y CF de los diagramas de difracción de rayos X a ángulos bajos SAXS
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