Proyección internacional de la investigación del GTP
El “International Powder Metallurgy Directory“, principal portal de noticias sobre la tecnología Pulvimetalúrgica en el mundo, referenció uno de los trabajos de nuestro grupo de investigación “Development of New ODS Ferritic Steels Based on Fe-20Cr-5Al Prealloyed Powders by Mechanical Alloying”, a través del prestigioso consultor Dr. David Whittaker
El trabajo (presentado en el EUROPM’2011), se reproduce casi en su integridad en el prestigioso portal: http://www.ipmd.net/news/001523.html
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Desarrollo de nuevos sistemas ligantes (para Moldeo por Inyección de Polvos PIM) basados en materiales ecológicos.
El Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid participa en un proyecto INNPACTO universidad-empresa, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, titulado “Desarrollo de procesos competitivos y ecológicos por tecnología de moldeo por inyección de polvos (PIM) para su utilización en la implementación de nuevas aplicaciones comerciales de silicato de circonio”. En dicho proyecto participan la empresa valenciana Guzman Global, productora de material en forma de polvo, materia prima del proceso PIM, y la empresa guipuzcoana Mim-Tech Alfa, como productora de moldes de inyección e implantación de procesos MIM.
El circón es un material cerámico muy abundante en la corteza de La Tierra, que presenta características ventajosas como la alta temperatura de fusión, resistencia al desgaste y a la corrosión, baja conductividad térmica, etc. El silicato de circonio no se ha podido procesar mediante técnicas convencionales como material estructural en sectores industriales. Su fabricación por PIM podría afectar directamente a sectores tales como la industria del automóvil o el sector médico.
Además, en esta tecnología se emplean sistemas ligantes políméricos, generalmente derivados del petróleo. En el ámbito de este proyecto, se están desarrollando con éxito nuevas formulaciones de sistemas ligantes de interés industrial, basadas en materiales ecológicos. Estos nuevos sistemas ligantes suponen una alternativa a los sistemas ya existentes ya que están basados en materiales amigables con el medio ambiente y favorecen la utilización de métodos de eliminación menos contaminantes.
Silicato de circonio en forma de polvo, materia prima del proceso PIM
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Nuevos recubrimientos anticorrosivos ecológicos
El Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid junto con investigadores del CENIM, de la Universidad Jaume I de Castellón y la spin-off (de esta última Universidad) MedCo están trabajando en el desarrollo de una nueva gama de recubrimientos anticorrosivos totalmente novedosa.
La novedad del proyecto reside en la sustitución de un sistema complejo de, al menos, tres capas de materiales distintos y que se basan normalmente en los antiecológicos “cromatos” por un único recubrimientos de naturaleza orgánica. Este nuevo recubrimiento “monocapa”, además de ser una alternativa ecológica y eficiente a los tratamientos basados en los contaminantes cromatos, tiene una durabilidad equivalente o superior a los sistemas de pintado multicapa tradicionales.
Este proyecto ha interesado a Mopasa, empresa dedicada a la fabricación de lacas, barnices, pinturas, esmaltes y otros. Esta empresa, conocedora de las exigencias mercantiles que deben cumplir estos recubrimientos (fijadas por las directrices técnicas de la Asociación Española de Lacadores –ASELAC-), considera viable esta iniciativa y, en consecuencia, ha mostrado interés por la nueva formulación de pinturas monocapa a partir de polvo. Este interés industrial ha llevado a Mopasa a participar en el proyecto, con el propósito de escalar en sus instalaciones la fabricación y aplicación de estos novedosos recubrimientos.
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Participación en Tercer Milenio, suplemento de Ciencia del Heraldo de Aragón
Acabamos de tener una pequeña contribución en Tercer Milenio, el suplemento de ciencia del Heraldo de Aragón, en un trabajo titulado “Guerra a las Pelusas”. Aquí tenéis la publicación.
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Nuevos aceros ferriticos ODS para aplicaciones nucleares
En el marco del proyecto del Plan Nacional “Desarrollo de aleaciones Fe-Cr aleadas mecánicamente con óxido de itrio para su aplicación en la ventana de reactores subcríticos guiados por acelerador (ADS)” (ref. ENE2009-13766) , coordinado por el CENIM, y en el que participan el CIEMAT y el CEIT, el Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid está desarrollando nuevos aceros ferriticos ODS para la fabricación de ventanas de los reactores subcríticos guiados por acelerador (ADS). Las ventanas de los reactores subcriticos están expuestas constantemente al objetivo de espalación que actúa a la vez de refrigerante. Esto hace que el material estructural sufra daños por irradiación produciendo fragilización. Como consecuencia, estas ventanas deben ser sustituidas cada 6 meses. Los aceros ODS surgen como alternativa a los aceros ferritico-martensíticos que se llevan utilizando desde hace mas de 25 años en la fabricación de dichas ventanas, ya que estos aceros tienen un comportamiento a fluencia y una temperatura de operación limitados.
Fig .1 Diseño habitual de ADS
En los aceros ODS la incorporación de Y2O3 permite una mayor temperatura en servicio, y la introducción de otros elementos de aleación puede además mejorar considerablemente ciertas propiedades mecánicas requeridas para este tipo de aceros. Para poder desarrollar estos acero ferriticos ODS, el GTP parte de un prealeado base Fe al cual se van a ir introduciendo elementos de aleación mediante molienda de alta energía. Los elementos introducidos de forma elemental y los ya incluidos en el prealeado base se han elegido realizando un estudio previo a través de software Thermocalc, el cual nos ayuda a elegir la composición de la aleación que mas se va ajustar a nuestros requerimientos. La aleación a desarrollar es de una composición distinta a las aleaciones que ya existen en el mercado, lo que representa una novedad del proyecto.
Fig. 2 Morfología del polvo prealeado de partida.
Fig. 3 Morfología del polvo tras la molienda mecánica
La utilización de molienda de alta energía (molino de atricción) asegura la obtención de un material nanoestructurado, donde sucesivos mecanismos de deformación plástica, soldadura y fractura, permiten conseguir finalmente un polvo completamente aleado. Una vez producido el polvo de acero ODS se realiza la consolidación por la técnica de “spark plasma sintering” (SPS) que resulta muy adecuada para mantener los sistemas nanoestrucutrados obtenidos durante el proceso de molienda, ya que esta técnica utiliza tiempos de calentamiento muy cortos y procesos de enfriamiento rápido.
Algunos resultados obtenidos tras la consolidación del polvo por esta técnica van a ser presentados en diversos congresos nacionales e internacionales a lo largo de este año.
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Materiales aeroespaciales: conocer para mejorar en la frontera del conocimiento
Análisis in-situ del efecto de la carga en los mecanismos de deformación y fractura del intermetálico gamma-TiAl en condiciones de fluencia
Fig 1. Microestructura cuasilaminar de la aleación gamma-TiAl procesada por colada centrífuga.
Fig 2. Observación in situ durante un ensayo de fluencia a 300 MPa y 750 ºC de la deformación por deslizamiento de bordes de colonia y propagación de grietas intercolonialmente.
Fig 3. Nucleación y evolución de una grieta en un refuerzo de TiB2 durante la deformación por fluencia en una aleación gamma-TiAl a 750 ºC y 300 MPa.
El Grupo de Tecnología de Polvos (GTP) de la Universidad Carlos III de Madrid, en colaboración con el Instituto IMDEA Materiales, investiga la relación existente entre las características microestructurales del intermetálico gamma-TiAl y sus propiedades mecánicas. En esta línea de investigación, el objetivo se centra en establecer los mecanismos de deformación y de nucleación y de propagación de grietas en las aleaciones gamma-TiAl a temperaturas de servicio. Para ello, se han llevado a cabo ensayos mecánicos in-situ en un microscopio electrónico de barrido en distintas condiciones. En particular, se han realizado ensayos de tracción (velocidad de deformación constante) y de fluencia (carga constante) a 750 ºC. Durante estos ensayos se han tomado imágenes de la superficie de la muestra. A partir de estas observaciones, se sugiere que el deslizamiento de los bordes de las colonias se activa durante la etapa secundaria en los ensayos de fluencia a 300 MPa y 400 MPa y durante la etapa terciaria en los ensayos de fluencia a cargas mayores de 425MPa, así como en los ensayos de tracción. Las zonas intercoloniales y los refuerzos de TiB2 se presentan como zonas preferenciales para la nucleación de las grietas. Además, en los ensayos de fluencia a mayores cargas y en los de velocidad de deformación constante se observa la aparición de relieve interlaminar durante la etapa secundaria. En todas las condiciones también se observan grietas de tipo translaminar. Sin embargo, éstas tienen mayor presencia en el caso de velocidad de deformación constante y en los ensayos de fluencia con altas cargas. De este modo, estos resultados revelan la existencia de una transición en los mecanismos de deformación de estas aleaciones a distintas cargas.
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Desarrollo de aleaciones maestras para la sinterización de aceros mediante fase líquida
Diagrama de fases obtenido con ThermoCalc
Microestructura de un lingote Cu-Ni-Si
El Grupo de Tecnología de Polvos de la Universidad Carlos III de Madrid ha desarrollado un método eficiente de diseño de aleaciones maestras que permite predecir y controlar el comportamiento de la fase líquida durante el proceso de sinterización. La optimización de la composición de la aleación maestra se lleva a cabo en dos fases: un estudio termodinámico preliminar mediante el software ThermoCalc-DICTRA y una caracterización experimental de la aleación en forma de lingote. Estos investigadores han estudiado, entre otras, aleaciones Fe-Mn-Si y Cu-Ni-Si que exhiben excelentes propiedades. Entre las técnicas de caracterización utilizadas, destaca la monitorización de la evolución del ángulo de mojado y capacidad de infiltración de dichas fases líquidas sobre diferentes sustratos, lo que permite predecir la aparición, propagación y evolución del líquido durante el proceso de sinterización. Por tanto, se trata de un procedimiento que resulta de gran utilidad para estudiar el comportamiento de una aleación a alta temperatura y, reducir así, los problemas de control dimensional asociados a la formación de una fase líquida durante la sinterización de aceros pulvimetalúrgicos.
Infiltración de la aleación maestra Cu-Ni-Si en sustrato de acero
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Materiales compuestos matriz de aluminio y aluminio sinterizado
Polvo de material compuesto: Al-Zn-Mg- 5% vol. TiB2
Material base prensado y sinterizado
En el Grupo de Tecnología de Polvos se están desarrollando y optimizando por vía pulvimetalurgica aleaciones de la serie 7xxx y materiales compuestos de matriz de aluminio reforzado con partículas de TiB2 (polvos desarrollados por aleación mecánica) por dos rutas alternativas: prensado y sinterizado convencional, (para proporcionar una vía barata de consolidación) y extrusión en caliente (que permite obtener materiales de densidad próxima a la teórica del material y por tanto un mejores prestaciones). Para el material base, sin necesidad de recurrir a tratamientos térmicos se alcanzan niveles de 100 HV de dureza y 500 MPa de Resistencia a la Tracción.
Material base extruido
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Síntesis de partículas submicrométricas por métodos de irradiación por microondas
Investigadores pertenecientes al Grupo de Tecnología de Polvos, grupo de investigación de la Universidad Carlos III de Madrid, han desarrollado un método para sintetizar partículas submicrométricas mediante irradiación por microondas de los reactivos de partida.
El sistema estudiado (Gd2O3:Eu) se está implantando en numerosos campos tecnológicos, como son los dispositivos de emisión de campo (FEDs), paneles de plasma (PDPs) y tubos de rayos catódicos (CRT) de gran importancia en áreas del conocimiento como la electrónica, la bioingeniería o las telecomunicaciones.
Micrografía de las partículas obtenidas mediante la síntesis por microondas
La síntesis de los óxidos estudiados (Gd2O3:Eu con un contenido en este último del 1% atómico) se llevó a cabo mediante la mezcla de los precursores correspondientes (nitratos) y un cinco por ciento en peso de carbón activado (dada la alta porosidad de éste, y la capacidad que presenta de aumentar la capacidad calorífica de la radiación empleada). Este tipo de síntesis, si bien aparece en la bibliografía para diversos sistemas, resulta novedosa dentro de los óxidos dopados con tierras raras, en concreto, en la funcionalidad de estos últimos desde el punto de vista de sus propiedades luminiscentes.
Detalle a mayores aumentos
Esta innovación, permite, por un lado, ampliar los conocimientos que hasta el día de hoy se tienen dentro de este campo del conocimiento, al mismo tiempo que arroja luz hacia la comprensión del efecto propiedades-estructura que estos presentan.
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Destacada participación en el EUROPM 2011
El Grupo de Tecnología de Polvos ha participado de forma muy activa y relevante en el EUROPM’2011 que se ha celebrado esta semana (entre el 9 y el 12 de Octubre) en Barcelona. Este es el congreso más importante que se celebra en Europa en el ámbito de la Pulvimetalurgia y el segundo en importancia a nivel mundial. Distintos componentes del grupo han participado en el “Technical Programme Committe” que elaboró el programa y durante el congreso presentaron siete comunicaciones en sesiones orales (el grupo de investigación a nivel europeo que más comunicaciones orales le fueron aceptadas y presentadas) y una comunicación en poster. Los tópicos cubiertos por las presentaciones abarcan distintas familias de materiales (aceros de baja aleación, aceros microaleados, aceros ODS, aleaciones de titanio, hardmetals, materiales compuestos de matriz de aluminio,…) así como tecnologías como el Spark Plasma Sintering, el Metal Inyection Moulding, Aleación Mecánica, sinterización con fase líquida, etc.
Más información sobre los trabajos (indexados en Web of Kwoledge):
Liquid Phase Sintering: Spreading, Wetting And Infiltration Behaviour In A Successful Reference System, Fe-C-Cu
Oro, R; Bernardo, E; Campos, M; Torralba, J M (Universidad Carlos III de Madrid, Spain)
Microalloying In Sintered Steels By Mechanical Alloying: Influence Of The Alloying Elements
Nature On The Grain Size Control And Properties Of The Steel.
Fuentes-Pacheco, L; Campos, M (Universidad Carlos III de Madrid, Spain)
Development of New ODS ferritic Steels Based on Fe-20Cr-5Al Prealloyed Powders by Mechanical Alloying
Garcia, N; Fuentes Pacheco, L; Campos, M; Torralba, J M (Universidad Carlos III de Madrid, Spain)
Surface Analysis At Different Sintering Stages Of Steels Compacts With Mn And Si.
Oro, R; Campos, M; Torralba, J M (Universidad Carlos III de Madrid, Spain); Hryha, E; Nyborg, L (Chalmers Univ. of Technology, Gothenburg, Sweden)
Feedstock Development for Powder Injection Molding of Zirconium Silicate
Bernardo, E; Hidalgo, J; Jimenez-Morales, A; Torralba, J M (University of Madrid Carlos III, Spain)
Microstructural Analysis Of An Iron-Based Cermet Reinforced With TiCN
Gordo, E; Alvaredo, P (Universidad Carlos III Madrid, Spain)
Study of the Influence of the Sintering Tray on the Final Properties of PM Elemental Titanium
Bolzoni, L; Garcia Esteban, P; Ruiz-Navas, E M; Gordo, E (Universidad Carlos III de Madrid, Spain)
Al-Zn-Mg-Cu/(SiC or TiB2)p Composites Developed by Powder Extrusion: Microstructure and
Mechanical Properties
Jabbari Taleghani, M A; Ruiz Navas, E M (Universidad Carlos III de Madrid, Spain); Salehi, M (Isfahan Univ. Of Techn., Isfahan, Iran); torralba, J M (Inst IMDEA Materials, Madrid, Spain)
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