GP. Maestría en Metalurgia y Ciencia de los Materiales
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Item Determinación de conductividad térmica efectiva en cerámicas porosas con caolines y diatomeas de Boyacá(Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2018) Leal Quintero, Jessica Paola; Vera López, Enrique; Peña Rodríguez, GabrielEn la actualidad, los medios porosos son ampliamente utilizados en aplicaciones tecnológicas, como barreras térmicas y aislantes acústicos, siendo responsable del amortiguamiento el aire que se aloja en las porosidades, lo cual es debido a la baja conductividad térmica del aire (0,024 W/m °C). Dentro de estos medios porosos, se encuentran las cerámicas, las cuales pueden ser elaboradas por diferentes métodos, entre los que se encuentra el de réplica usando espumas poliméricas, las cuales al someterse al tratamiento térmico inducen la porosidad, la cual es la encargada de alojar la fase gaseosa que sirve de aislante térmico6 . En el presente proyecto se estudiaron los fenómenos de transporte de calor mediante la determinación de la conductividad y resistividad térmica efectiva en cerámicas porosas, a base de caolines y tierras diatomáceas de la región de Boyacá en función de la porosidad, tortuosidad, morfología y estructura de las muestras elaboradas. Dado que en Boyacá no se han estudiado a profundidad las Diatomitas y su alta eficiencia como agentes porosos en el conformado de cerámicas porosas a base de caolines, con el propósito de desarrollar cerámicas porosas con aplicaciones de aislamiento térmico, Acústica y/o usadas como filtros cerámicos para la purificación de aguas residuales y/o ríos. Dentro de los resultados de Conductividad térmica, morfología y estructura de las muestras, se observó que las Diatomitas y la técnica de réplica usadas para el conformado de las cerámicas, aportan grandes porosidades a las cerámicas implicando bajas conductividades de calor y gracias a la microestructura formada y las propiedades del caolín retiene gran parte de los contaminantes propios del agua filtrada en el presente trabajo. Para la elaboración de las probetas se utilizaron mezclas de caolines, tierras diatomáceas y carbonato de calcio (CaCO3), definidas por porcentajes en peso de 60%, 30% y 10% respectivamente7,8 obtenidas de la región de Boyacá. El conformado de las muestras será usando el método de réplica por inmersión de la barbotina de la mezcla anterior en diferentes tipos de espumas de poliuretano (PU). Una vez elaboradas las muestras porosas se sometieron a un proceso de secado a temperatura ambiente por 24 horas aproximadamente y en estufa de circulación forzada a 110°C hasta que la masa fuera constante, este proceso tardó aproximadamente 24 horas. El proceso de cocción o sinterización se realizó en una mufla eléctrica a temperatura máxima de 1200°C por 5 horas aproximadamente. La conductividad (k) y resistividad térmica (R) a temperatura ambiente, serán determinadas usando el sistema KD2-PRO y el sensor TR-1 9 , el cual funciona con el principio físico de flujo lineal transitorio de calor, siguiendo la Norma ASTM D5334-1410. La porosidad (φ) y morfología serán estudiadas mediante microscopia electrónica de barrido (SEM), y la estructura cristalina usando Difracción de Rayos X (DRX), la tortuosidad (T) 11 se hallará a partir de la porosidad y la razón entre la resistividad eléctrica de la muestra saturada por un electrolito conocido, y la resistividad del solo electrolito. Dado lo anterior, en el presente trabajo se reporta el comportamiento de la conductividad y resistividad térmica en función de la porosidad, para las cerámicas porosas elaboradas, y correlacionarlas con los modelos teóricos existentes, dando valor agregado a estos materiales para aplicaciones tecnológicas en procesos de filtración y de aislamiento térmico, entre otros.Item Estudio del acero inoxidable pulvimetalúrgico 316 con adiciones de titanio y molibdeno(Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2018) Vargas Bello, Guillermo Leonardo; Pineda Triana, YanethEl trabajo tiene como objetivo sintetizar un acero inoxidable pulvimetalúrgico en función de tamaños de partícula ( 316) con adiciones de Titanio y Molibdeno, estudiando sus propiedades tribológicas (resistencia al desgaste), el comportamiento a la oxidación en temperaturas elevadas (aire entre 400ºC-800ºC) y la resistencia a la corrosión en (electrolitos ácidos).Item Síntesis y caracterización de un MMC cobre-titanio-carburo de titanio sinterizado por descarga luminiscente anormal(Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2019) Bohórquez Moreno, Cristian Daniel; Pérez Velásquez, Sandra Patricia; Mendoza Oliveros, Martín EmilioSpa: En esta investigación se evaluó el comportamiento del cobre con adiciones de partículas de titanio y carburo de titanio, con fracciones en masa de titanio de 10%, 15% y 20% con el propósito de caracterizar la respuesta del MMC, manteniendo un porcentaje de agregado cerámico de carburo de titanio del 1%, debido a que este valor se ha determinado como el apropiado para este tipo de materiales compuestos 7 . Mediante el empleo de la ruta pulvimetalúrgia como técnica de conformado de MMC sinterizados por medio de descarga luminiscente anormal, por ser un proceso novedoso frente a los medios convencionales de sinterización como hornos o muflas, debido al aprovechamiento de las densidades energéticas que ofrece esta técnica 8,9 (bajos consumos de energía) y amigable con el medio ambiente debido a las emisión de especies neutras al medio ambiente, todo ello con el propósito de ampliar el espectro de científico y técnico en el área de este tipo de materiales.Item Evaluación tribológica y corrosiva de recubrimientos de COCRWC obtenidos mediante proyección térmica por llama, tratados térmicamente(Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2019) Acuña Rodríguez, Sandra Marcela; Moreno Téllez, Carlos MauricioSpa: La proyección térmica se fundamenta en la deposición de pequeñas partículas de compuestos o aleaciones fundidas o semifundidas sobre un sustrato previamente preparado y calentado; los recubrimientos cerámico-metálico conocidos comúnmente como cermets, como son los de carburo de tungsteno WC-Co los cuales resisten temperaturas aproximadamente hasta 800°C, granos abrasivos, superficies duras y se encuentra utilidad en los componentes de las bombas, máquinas de trituración, turbinas, tuberías para el transporte de hidrocarburos, toberas de motores, válvulas de escape, calderas, termocuplas, cigüeñales. En el presente proyecto se desarrolló y caracterizo recubrimientos de una aleación de CoCrWC del polvo comercial Diamalloy 4060NS con la composición química así (64.32% Co, 28.5% Cr, 4.5% W,1.08% C, 1.6% Si) depositados sobre sustratos de acero AISI 1020; debido a que este tipo de recubrimiento proporciona al material mayor resistencia al desgaste y oxidación, en medios donde no esté presente ningún tipo de lubricación o expuesto a altas temperaturas; debido a la presencia de una matriz de Co, logrando mejorar la vida útil del Acero 1020. Se estudian las variables como distancia de proyección, número de pases de proyección y llama oxiacetilénica de forma individual para determinar su influencia en el desempeño del recubrimiento frente al desgaste y la corrosión, de igual forma se evaluó la influencia de la interacción entre variables con el objeto de establecer el recubrimiento ideal. Luego se realizó un tratamiento térmico al recubrimiento, en un horno de atmósfera controlada hasta 600°C determinando la influencia de este en el comportamiento de las propiedades tribológicas y corrosivas. La caracterización de los recubrimientos y material base se determinó por diferentes técnicas: Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía Óptica (MO), Espectroscopia de emisión óptica con fuente de chispa y Fluorescencia de Rayos X; las propiedades tribológicas se evaluaron por medio de un Pin on Disk, la porosidad se determinó con la ayuda del programa imageJ; para los recubrimientos con y sin tratamiento térmico.Item Estudio del comportamiento mecánico de un material compuesto de matriz polimérica RPET (tereftalato de polietileno reciclado) modificado con refuerzo de grafeno(Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2019) Rojas Moreno, Omar Franklin; Pazos Zarama, Mery Carolina; Palacio Gómez, Carlos AndrésSpa: La contaminación por materiales plásticos es un problema que se ha venido trabajando de diferentes formas, implementando sistemas, cómo reducir, reutilizar y reciclar, pero aún no se ha establecido un mecanismo y/o proceso que permita incorporar los envases post-consumo de bebidas como materia prima para nuevos usos. Una parte fundamental de este estudio se basa en el reciclado de botellas de agua mineral, fabricadas a partir de PET (Tereftalato de polietileno, por sus siglas en inglés), El PET está hecho de petróleo crudo, gas y aire. Un kilo de PET está compuesto por 64% de petróleo, 23% de derivados líquidos del gas natural y 13% de aire. Este polímetro al ser recuperado pierde propiedades mecánicas causadas por el proceso de termo-formado, razón por la cual no puede ser utilizado para fabricación de piezas que requieran ser sometidas a esfuerzos. Actualmente, alrededor del 75% del RPET (PET reciclado) es recuperado para ser utilizado como fibra de alfombras, ropa polar, cuerdas y algunos accesorios. En este proyecto se presenta como alternativa combinarlo con grafeno, cristal derivado del carbono que muestra altas propiedades mecánicas y que por tener los átomos dispuestos en un plano de forma hexagonal y alta porosidad, permite mezclarlo con el RPET de una forma más sencilla que otros materiales, que también puedan presentar buenas propiedades mecánicas. Para poder mezclarlo con el grafeno, los envases plásticos son sometidos a un proceso de reducción (pulverizado) hasta obtener tamaños de material incluso de 75 µm. Para termoformar el RPET y grafeno se construye una máquina extrusora mono husillo, que permite utilizar la cámara como herramienta de homogeneización del compuesto en porcentajes de 1%, 3% y 5% en peso de grafeno, proceso mecánico llevado en frío. A continuación se funden las probetas de los diferentes sistemas para realizarles los ensayos mecánicos. Al analizar los resultados obtenidos se constató un incremento en las propiedades mecánicas del compuesto; se observó que el refuerzo tiene un efecto significativo en la absorción de energía. Otro aspecto a resaltar fue la disminución de la resistencia a la tensión eléctrica, aduciendo una dispersión homogénea del grafeno dentro de la matriz de RPET.Item Evaluación de propiedades tribológicas, cavitación y corrosión de recubrimientos de zro2-al2o3 depositados por termorociado(Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2019) Espinosa Cardenal, Erika JazmithSpa: El presente trabajo busca reducir los daños causados por el desgaste mecánico, la cavitación y la corrosión, en un acero de bajo carbono recubriéndolo con una aleación de base cerámica, utilizando la técnica de spray térmico por llama oxiacetilénica. Para este fin, se evaluará el efecto del recubrimiento de ZrO2-Al2O3 de tipo comercial metaceram® 25088, sobre los fenómenos de desgaste mecánico, cavitación y corrosión de un acero convencional AISI 1020. El recubrimiento se deposita con dos diferentes flujos en los gases suministrados a la antorcha, obteniendo una llama oxidante y una neutra. Se trabajarán tres espesores de recubrimiento que oscilan entre 350-500 µm, según la cantidad de capas depositadas, haciendo uso de una pistola de proyección Castolin Eutectic. Se realizarán la caracterización del polvo y el sustrato mediante técnicas de difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), análisis termo gravimétrico (TGA), espectroscopia de emisión de chispa y análisis metalográfico. La evaluación de la adherencia de las capas depositadas se realizará mediante la implementación de pruebas de adhesión bajo la norma ASTM C633, el desgaste mecánico se determinará con el uso de un tribómetro micro test MT/60/NI, el análisis de corrosión se trabajará mediante pruebas de potencial, impedancia, resistencia a la polarización y Tafel, mientras las pruebas de cavitación se realizarán haciendo uso de una unidad experimental adecuada para este fin, obteniendo velocidades de corrosión por pérdidas de masa, todo con el fin de evaluar el comportamiento de los recubrimientos frente al desgaste, y daños por cavitación y corrosión, verificando si la metodología implementada permite reducir los daños de piezas mecánicas sometidas a condiciones de operación agresivas.