núm. 1 (2011)

 El premio nobel de física 2010 fue otorgado a unos investigadores de materiales por su aislamiento del Grafeno; la rapidez con que se hizo este reconocimiento habla de la importancia de este material. En el presente artículo se hace una reseña sobre su origen, su clasificación, características estructurales, propiedades químicas, físicas, mecánicas y tecnológicas. Se indican también algunas de las aplicaciones en que se está usando, las variantes que se investigan y las nuevas posibilidades que se exploran para el grafeno y sus derivados.

 Trazadores metálicos de wolframio, hafnio, molibdeno y neodimio son usados como modelos para estudiar el comportamiento de elementos aleantes durante el anodizado de aleaciones comerciales de aluminio. Capas delgadas de aleaciones de Al-W, Al-Hf, Al-Mo y Al-Nd fueron depositadas catódicamente sobre sustratos de aluminio electropulido y sobre ellas se depositó además otra capa de aluminio. Las muestras fueron luego anodizadas a densidad de corriente constante en acido fosfórico con el propósito de incorporar especies de los elementos aleantes a las películas nanoporosas. La distribución de los trazadores metálicos fue estudiada por microscopia electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM) y sus cantidades fueron detectadas por espectroscopía de iones retrodispersados de Rutherford (RBS). La distribución de cada uno de los elementos aleantes en las películas nanoporas es distinta. Iones Mo6+ y W6+, los cuales migran más lentamente que los iones de Al3+ no alcanzan la base del poro y se quedan dentro de la capa barrera, es decir no hay pérdida de iones en la solución. En contraste iones Hf4+ y Nd3+, los cuales migran más rápidamente que los iones de Al3+, alcanzan la base del poro y se pierden en la solución. La pérdida de iones de Nd3+ es mayor ya que estos iones migran más rápido que los iones Hf4+. El comportamiento de los trazadores metálicos y su distribución final en las películas nanoporosas de aluminio está en concordancia con lo predicho por el nuevo modelo del flujo plástico de la alúmina.

 En muestras de acero H13 fueron depositadas películas de Nitruro de Titanio TiN por el método de deposición física de vapor PVD, se utilizo un microscopio de fuerza atómica AFM con el fin de caracterizar las propiedades morfológicas como tamaño de grano y rugosidad, mediante un análisis de las imágenes obtenidas se encontraron valores de rugosidad RMS de 301.46 nm y un tamaño de grano con picos de alturas promedio de 705nm y anchos de 2,99m para las películas depositadas a una temperatura del sustrato de 400 ºC y una rugosidad RMS de 20,18 nm y un tamaño de grano con picos de alturas promedio de 90,11nm y anchos de 0.596m para películas depositadas a una temperatura del sustrato de 425 ºC.

 Los metales celulares son materiales innovadores con gran potencial de aplicación en diversos sectores (automotriz, aeronáutico, procesos térmicos, etc), y de ahí la importancia de indagar acerca de sus propiedades, las cuales, son directamente influenciadas por la propia estructura porosa del metal celular. Adicional a lo anterior, la microestructura del metal propio de la matriz puede llegar a contribuir directamente en las propiedades, tanto físicas y químicas, como mecánicas. En el presente artículo, se analizó el comportamiento mecánico de esponjas metálicas (metales celulares de porosidad abierta) bajo esfuerzos de deformación a compresión y la influencia tanto de la estructura porosa como de la microestructura de la aleación de aluminio. Para lograr lo anterior, se inició con el análisis morfológico y estructural mediante microscopia SEM de las esponjas de aluminio, se obtuvo la densidad relativa, y luego se procedió a realizar ensayos de compresión a probetas cilíndricas.

 El Aluminio es utilizado principalmente en forma de aleaciones para mejorar sus propiedades mecánicas; particularmente, las aleaciones Aluminio – Cobre pueden ser tratadas térmicamente y presentan endurecimiento por precipitación y solución sólida, sin embargo, son aleaciones con baja resistencia a la corrosión. En este trabajo se evalúan estructuras de solidificación en aleaciones de Aluminio con 0, 2,5 y 5% de Cobre, donde cada composición es vaciada con sobrecalentamientos de 20°C, 80°C y 150°C. Se define el efecto de la temperatura de sobrecalentamiento y el contenido de cobre sobre la estructura y la dureza de cada uno de los sistemas de aleaciones. Las Macrografías revelan que la zona columnar se ve favorecida no solo con el incremento de la temperatura de sobrecalentamiento, sino también con el incremento del porcentaje de cobre. El análisis metalográfico permitió realizar la medición de la dimensión característica de la zona columnar, así como la longitud del grano columnar, los resultados muestran que para los valores de sobrecalentamientos extremos se logra un incremento de la zona y del grano columnar.

En este estudio obtuvieron recubrimientos de níquel depositados sobre sustratos de acero al carbono AISI 1016 mediante polarización lineal en un electrodo de disco rotatorio (EDR) a diferentes velocidades de rotación. Los recubrimientos se obtuvieron a partir de una solución tipo Watts clásica. Las propiedades de los recubrimientos se estudiaron mediante DRX y SEM, además, se estudió el comportamiento frente a la corrosión-erosión, las propiedades tribológicas se evaluaron en un tribómetro de tipo esfera sobre disco y se realizaron medidas de microdureza Knoop. Se observó que la morfología de los recubrimientos es regular y compuesta principalmente por cristales en forma de poliedros. Los recubrimientos obtenidos a 625 rpm presentaron un mejor comportamiento frente a la corrosión-erosión y mayor microdureza, esto se debe a que con el aumento de la velocidad de rotación, los cristales de níquel se hicieron más pequeños lo que hace que exista una mejor compactación del recubrimiento.

 Aleaciones Au-Ti con porcentaje de Ti menor del 2% presentan excelentes propiedades mecánicas manteniendo su alta ley, siendo estas características bastante atractivas en joyería. En este trabajo se estudió el comportamiento metalúrgico mediante análisis de microestructuras y de microdureza de la aleación Au-1.0% Ti sometida a deformación en frío por laminación. Se fabricó la aleación Au–1%Ti en un horno plasma con atmósfera controlada. Se analizó el tratamiento térmico de homogenización a 980ºC durante una hora. Se realizó laminación en frio hasta el 70 % de reducción de espesor, y posterior tratamiento térmico de recristalización. Los parámetros de recristalización se determinaron con DSC y variando temperatura y tiempo. Se utilizó temperatura 500°C durante cinco minutos. La caracterización de la aleación se realizó mediante metalografía, microdureza y microscopia electrónica de barrido, se realizaron ensayos de EDS y de microcopelación para estudios de composición química. Los resultados muestran que, el tratamiento térmico de homogenización fue adecuado. La aleación Au-1% Ti laminada en frío hasta el 70% de reducción de espesor presenta un comportamiento dúctil, y es recomendable realizar recristalización para continuar deformando. Durante el tratamiento de recristalización pueden ocurrir fenómenos combinados de recristalización y envejecimiento que modifican la respuesta a la dureza. Fue posible obtener una reducción de espesor del 86% con dureza final de 85.6 HV, bastante superior a la del oro de alta ley. Esto hace la aleación Au-1%Ti atractiva para aplicaciones en joyería y otras aplicaciones industriales, que requieren la utilización de oro de alta ley.

 Las fundiciones grises tienen diversas aplicaciones como material estructural debido a su amplio rango de propiedades. Las propiedades mecánicas pueden modificarse en función de características microestructurales, las cuales a su vez dependen fundamentalmente de la composición química del metal base, de las condiciones de fusión, del tratamiento del metal fundido en cuchara y de la velocidad de enfriamiento durante la solidificación. El tratamiento del metal fundido en cuchara conocido como inoculación en cuchara, consiste en adicionar un agente inoculante, que permite crear muchos sitios de nucleación dentro del metal fundido, haciendo que la solidificación ocurra con sobreenfriamientos menores, disminuyendo la formación de carburos (chill) y favoreciendo la precipitación de grafito libre. El objetivo de este trabajo es determinar el efecto de la inoculación en cuchara de hierros grises fundidos en horno de cubilote, mediante la comparación de agentes inoculantes comerciales a base de FeSi y SiC. El trabajo presentado aquí corresponde a estudios preliminares, en donde se evalúa el efecto inoculante de los agentes usados en las propiedades tensiles, la dureza, la microestructura y la sanidad (% libre de chill) en piezas de bajo espesor. Mediante este estudio se pudo determinar que debido a las características específicas del proceso de fusión llevado en horno de cubilote, hacen que se obtenga un metal en piquera preinoculado, por lo cual no se observa ningún cambio significativo de las diferentes propiedades mecánicas y microestructurales en las diferentes experimentaciones.