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Ingeniero Civil Mecánico / Este trabajo de título corresponde a una investigación en la cual se busca mejorar las propiedades mecánicas del cobre. La forma de lograrlo consiste en incorporar una dispersión nanométrica de partículas cerámicas, mediante molienda reactiva, las cuales dificultan el movimiento de dislocaciones y límites de grano. El objetivo de esta memoria es estudiar la influencia de la composición de aleaciones Cu-Mo-C (específicamente Cu - 0%v Mo2 C, Cu - 5%v Mo2 C y Cu - 10%v Mo2 C), sobre el límite de fluencia a temperatura ambiente. Se realizaron moliendas reactivas de 40 y 80 horas, a partir de polvos elementales de Cu y Mo, para luego consolidar los polvos molidos mediante extrusión en caliente. Se determinó la resistencia al ablandamiento de 6 aleaciones en base Cu, empleando microdureza Vickers (300 [g]), a temperatura ambiente. Para cada una de las aleaciones se midió la microdureza de una probeta sin recocer y de otras recocidas durante una hora a 400, 500, 600, 700, 800 y 900 [°C]. Se realizaron ensayos de compresión a temperatura ambiente a una velocidad de 1 [mm/min], para determinar el límite de fluencia de las aleaciones. Se estableció que efectivamente el material que tiene mayor límite de fluencia y mayor resistencia al ablandamiento es el que contiene la mayor cantidad de Mo, lo cual valida la tesis de que se forman precipitados, que mejoran las propiedades mecánicas. Además se estimó el límite elástico mediante el modelo de Besterci, llegándose a resultados muy similares a los obtenidos experimentalmente. Por otra parte, en el caso de las muestras molidas 40 horas se apreció un descenso en la conductividad eléctrica al aumentar la cantidad de molibdeno presente. Así para Cu - 5%v Mo2C y Cu - 10%v Mo2C, obtuve valores de %IACS = 95,2% y %IACS = 85,6%, respectivamente.

Ingeniero Civil Mecánico / En los últimos años ha existido una marcada tendencia a llevar al límite los materiales actualmente conocidos, debido a las diferentes aplicaciones en ingeniería. Es por esto que se han desarrollado diferentes métodos de fabricación de aleaciones con el objetivo de aumentar las propiedades de los materiales. En particular, se ha desarrollado la molienda reactiva como medio de manufactura de aleaciones de cobre con el objetivo de mejorar sus propiedades mecánicas a alta temperatura, manteniendo su conductividad térmica y eléctrica. El principal objetivo de este trabajo es estudiar y comprender la influencia de la cantidad de elemento aleante en relación a la cantidad de TaC formada de una aleación de Cu-Ta, fabricada por molienda reactiva y posterior extrusión en caliente. En experimentos previas con probetas generadas por molienda reactiva y posterior extrusión en caliente, se ha encontrado que las partículas de TaC son capaces de mejorar las propiedades mecánicas de la aleación de Cu debido a la formación de precipitados incoherentes con la red de Cu, lo que dificulta el deslizamiento de las dislocaciones. La metodología consiste en variar la cantidad de elemento aleante (Ta). También se utilizarán tres tiempos de molienda diferentes: 30, 40 y 50 horas. Se plantea como hipótesis de trabajo de título que: I) La concentración y distribución de carbono en los polvos provenientes de la molienda reactiva de aleaciones Cu-Ta depende de la cantidad del elemento formador de carburos, Ta en este caso. II) La diferente concentración y distribución de carbono en los polvos molidos afecta la cantidad y distribución de TaC formado en la molienda y en la extrusión. III) Las aleaciones molidas y extruidas posean una estructura cristalina nanométrica; una alta densidad de dislocaciones; y una fina dispersión de TaC. IV) Debido a estos factores, la dureza de la aleación extruida será superior a la del cobre puro. El resultado más relevante encontrado en el presente trabajo es que la cantidad de C absorbida en la matriz de Cu, depende mayormente de la cantidad de Ta agregada a la mezcla, más que del tiempo de molienda reactiva utilizado para fabricar la aleación; además, el carácter nanoestructural de estas aleaciones permite alcanzar propiedades mecánicas superiores a la del cobre puro.

Ingeniera Civil Mecánica / Las aleaciones ternarias Cu-Al-Ni, presentan en el extremo rico en Cu, una solución sólida α de estructura fcc, donde el Al y Ni ocupan posiciones de sustitución. Es sabido que las aleaciones Cu-Al-Ni de estructura inicial fase α, no necesariamente al equilibrio, endurecen por recocido. Durante el desarrollo de esta investigación, año 1994, al revisar la literatura, se encuentra que la mayor parte de las investigaciones originales, respecto al endurecimiento por recocido de las aleaciones Cu-Al-Ni, son previas al año 1950, sin el uso de Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), sino basadas principalmente en análisis por Microscopía Óptica. Una investigación (CANMET, 1977), utiliza Microscopía Óptica, Extracción Química y Microsonda Electrónica. La motivación de este trabajo, es estudiar el endurecimiento por recocido de tres aleaciones ternarias Cu-xAl-xNi, con x = 3, 5 y 7% at., de estructura inicial monofásica α, con técnicas de análisis por Microdureza Vickers (100 g), Microscopía Óptica, agregando la técnica de Microscopía Electrónica de Transmisión TEM. Particularmente, en este trabajo, es de interés verificar si tal endurecimiento se debe principalmente a precipitado de una o más fases, precipitado de partículas finas Ni3Al o precipitado de NiAl, entre otros posibles mecanismos. Debido al tamaño de los precipitados que se trate, la técnica de TEM es aquí realmente necesaria para correlacionar las propiedades y microestructura. Mediante observaciones de TEM sobre la muestra, la Imagen obtenida, permite buscar defectos cristalográficos, como dislocaciones y su comportamiento, y con el Diagrama Difracción de electrones, realizar el análisis radiocristalográfico para identificar las distintas fases cristalinas presentes en la muestra, comparando el Diagrama de la muestra con los Diagramas Patrón clasificados sistémicamente en el atlas publicado por la A.S.T.M. Para los recocidos se consideran tiempos de 1 y 3 h, y temperaturas entre 200 y 800 C. La aleación con x= 3 % at no endurece ni presenta modificaciones en su estructura. Las aleaciones con x= 5 y 7 %at si exhiben endurecimiento por recocido; en cada gráfico Dureza versus Temperatura de Recocido, se observa un máximo de dureza para temperaturas de 550-600 [C]. Este endurecimiento se puede asociar, mediante TEM, a la precipitación de finas partículas esféricas de la fase Ni3Al, con un diámetro medio de 0,02-0,03 μm. Nuestros resultados permiten también ayudar a precisar la ubicación del límite α/α + Ni3Al en el diagrama de equilibrio Cu-Ni-Al a 600C. Los resultados obtenidos serán relevantes para motivar y proponer recomendaciones para continuar el desarrollo de esta línea de investigación, para posteriores investigaciones del endurecimiento en aleaciones Cu-Al-Ni, mediante técnicas de análisis de TEM y Difracción de Rayos X, entre otras, y ampliar el campo de aplicación de estas aleaciones.

La determinación de la dureza en los aceros tratados térmicamente es complicada, porque depende de la composición química, velocidad de enfriamiento, etc. La dureza en revestimientos duros obtenidos por soldadura eléctrica sobre una base de aceros de alta aleación es aún más complicada, porque depende de las variables como: composición química, profundidad del revestimiento, microestructura, temperatura alcanzada durante el proceso de soldadura, profundidad del depósito, calor aportado, velocidad de enfriamiento, tiempo de enfriamiento, etc. A pesar de que diversos autores han realizado muchos estudios, no es posible todavía predecir la dureza para las diferentes capas que, se forman desde el núcleo hacia la superficie en un cordón de soldadura formado sobre un acero de alta aleación considerando la influencia de todos los parámetros. En el presente trabajo de investigación se demuestra que en base al modelo “ULIRAM” es posible predecir nuevas composiciones químicas para materiales de aporte, para ello se han preparado probetas con el material de aporte ASM 1ª con 1.8% de aleación aplicado independientemente sobre los materiales base de ASM 1B con 10.60% y 11.30% de aleación, el efecto del carbono, cromo, profundidad de soldadura se ve reflejado en los modelos matemáticos “ULIRAM-1 y ULIRAM-2 desarrollados con datos experimentales. Estos modelos permiten calcular la dureza del cordón de soldadura en función de la cantidad de carbono, cromo y la profundidad del depósito y hacer predicciones para valores que no se han podido medir. La validez de los modelos serán evaluados teniendo como base el ASM 1B, 10.60% de aleación y ASM, 11.30% de aleación con 3 profundidades y sus correspondientes composiciones químicas. Con la ayuda del modelo ”ULIRAM” será posible iniciar estudios en la fabricación de nuevos materiales de aporte. Los modelos matemáticos de los Nuevos Materiales de Aporte ULIRAM-1 y ULIRAM-2, obtenidos con el software statgraphics plus y simulados con el software Matlab son: Material de Aporte ULIRAM-1: HV igual 129.662 + 920.672%C - 53.5243%Cr + 52.9418X con un coeficiente de correlación de 99.93%. Material de Aporte ULIRAM-2 HV igual 128.815 + 1110.99%C - 76.951%Cr + 43.5185X con un coeficiente de correlación de 96.76%. / The determination of the hardness in the steels tried thermally is complicated, because it depends on the chemical composition, cooling speed, etc. The hardness in hardfacing alloys obtained by electric welding on a base of steels of high alloy is even more complicated, because it depends of the variables as: the chemical composition, depth of the hardfacing, the structure, the temperature reached during the welding process, depth of the hardfacing, contributed heat, cooling speed, time of cooling, etc. Although diverse authors have been carried out many studies, it is not possible to predict the hardness for the different layers that, they are formed from the nucleus toward the surface in a welding formed on a steel of high alloy considering the influence of all the parameters. In the present investigation work is demonstrated that based on the pattern “ULIRAM” it is possible to predict new chemical compositions for welding, for that which was necessary to prepare test with the alloy ASM 1A with 1.8 alloy% applied independently on the materials base of ASM 1B with 10.60% and 11.30 alloy%, the effect of the carbon, chromium, welding depth to obtain the mathematical models for “ULIRAM-1 and ULIRAM-2 developed with experimental data. These models allow to calculate the hardness in function of the quantity of carbon, chromium and the depth of the hardfacing and to make predictions for values that have not been possible to measure them. The validity of the models will be evaluated having like base the ASM 1B, 10.60 alloy% and ASM, 11.30 alloy% with 3 depths and its corresponding chemical compositions. With the help of the pattern “ULIRAM” it will be possible to begin the production of new materials for hardfacing. The mathematical models for New Materials for hardfacing ULIRAM-1 and ULIRAM-2 obtained with the software statgraphics plus and feigned with the software Matlab are: Welding ULIRAM-1: HV igual 129.662 + 920.672%C - 53.5243%Cr + 52.9418X coefficient of correlation igual 99.93%. Welding ULIRAM-2 HV igual 128.815 + 1110.99%C - 76.951%Cr + 43.5185X coefficient of correlation igual 96.76%.

Este trabajo presenta la búsqueda de una solución al reciente desafío tecnológico originado en la fabricación de piezas destinadas a implantes ortopédicos humanos a través del proceso de microfusión en Co-Cr-Mo. El problema se originó por la alteración de la norma ASTM F75 que en su versión 01 modificó la composición química de la aleación, disminuyendo el % de Ni de 1,0% de la versión 98 para 0,5% en la nueva versión y mantuvo sin modificación los requisitos de propiedades mecánicas. Buscando solucionar el problema se estudiaron y desarrollaron experiencias elevando la tasa de enfriamiento y modificando la composición química dentro de lo que la norma permite. El aumento de la tasa de enfriamiento, debido a la disminución de la temperatura del molde cerámico, y la alteración del porcentaje de carbono en el metal líquido, mostraron tener un fuerte efecto en la microestructura y por tanto, en las propiedades mecánicas. La utilización híbrida de las dos vías experimentadas resultó ser la más promisoria. Finalmente en el Anexo 1, se proponen alternativas de procesamientos, como visiones a futuro, todas dentro de lo que la norma acepta y permite; sea el tratamiento térmico de disolución de carburos, la nitrogenación de la aleación vía solido, o la fundición bajo vibración.

Se ha observado que frente a eventos sísmicos de magnitud considerable, las uniones vigacolumna en estructuras de acero pueden presentar fallas, debido a fracturas en la soldadura o deformación plástica de la unión. Esto genera la posibilidad de estudiar sistemas de disipación de energía en las conexiones viga columna. Una alternativa es la incorporación de disipadores en base a SMA (Shape Memory Alloys). Este estudio es de carácter teórico-experimental, donde se describe el comportamiento de un modelo a escala reducida de una estructura de acero de un piso, en cuyas conexiones vigacolumna se usan barras SMA. Previo a la ejecución de ensayos, se modeló la estructura y las acciones en ella, utilizando un programa de análisis no lineal, para tener una estimación en el orden de magnitud de la respuesta del modelo experimental. Las conexiones viga-columna están formadas por 4 barras SMA, y el marco se sometió a ensayos tipo pull-back y registros sinusoidales y de sismos reales en una mesa vibradora de un grado de libertad. Se usan dos tipos de barras: de Nitinol de 2,5 mm de diámetro y de CuAlBe de 3,3 mm de diámetro. Ambos materiales se encuentran en fase austenita a temperatura ambiente y han sido caracterizados con anterioridad en ensayos cíclicos de tracción. La instrumentación incluye acelerógrafos a nivel de losa y de techo, un potenciómetro para medir desplazamiento de techo, y celdas de carga y potenciómetros para medir fuerzas y deformaciones en las barras SMA de cada conexión. A partir de los ensayos tipo pullback se obtiene el período fundamental y el amortiguamiento por decremento logarítmico, resultando 0.52 [seg] y un 2.3% para el marco con barras de Nitinol y 0.47 [seg] y 1.4% para el marco con barras de CuAlBe. Al aplicar el registro de Llolleo N10E escalado en un 25% y 50% al marco con conexiones de Nitinol, se observa reducciones en la aceleración del techo, comparada con la aceleración espectral, del orden del 24% para el registro escalado a un 25% y del 49% para el registro escalado a un 50%. Para el marco con conexiones de CuAlBe, la reducción de la aceleración es de un 14% para el registro de Llolleo escalado en un 25%.

Presenta un estudio del orden estructural y microestructural de las aleaciones AlXFe(1−X) con x = 0,25; 0,5 y 0,75. Primeramente las muestras son sintetizadas por la técnica de horno de arco (HA) y tratadas térmicamente a temperaturas de 600, 950 y 10000C por los tiempos de 48, 290 y 48 horas respectivamente. Posterior al tratamiento térmico correspondiente a la temperatura de 6000C, las muestras son nanoestructuradas por la técnica de molienda mecánica (MM). La estructura y microestructura de las muestras sintetizadas y nanoestructuradas son estudiados por las técnicas de difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Mossbauer (EM). / Tesis

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / Se realizó un análisis estadístico de los valores de la microdureza Vickers obtenidos desde una matriz de Cu con precipitados de fase α rica en Co. Curvas calorimétricas permitieron confirmar la formación de precipitados en el material de estudio, el cual corresponde a una aleación Cu – 2%wt.Co. Se efectuaron 420 medidas de microdureza Vickers con carga 1.96 N aplicada durante 10 s, las medidas de dureza se realizaron a temperatura ambiente en el material previamente sometido a tratamientos de Temple y Envejecimiento. A partir de curvas de microdureza isócronas e isotermales se infirió que el máximo endurecimiento por precipitación en el material ocurre con un tratamiento de envejecimiento a 796 K durante 240 minutos. La máxima dureza alcanzada corresponde a un incremento de un 42% respecto a la condición de Temple. El modelo estadístico que mejor se ajusta al comportamiento de la variable aleatoria (microdureza Vickers) corresponde a una distribución de Weibull de tres parámetros. Esto se demuestra de forma comparativa, a partir de un set de distribuciones, mediante pruebas de bondad de ajuste de Chi – cuadrado, Kolmogorov – Smirnov y Anderson - Darling. Se determinaron los parámetros de la distribución de Weibull mediante el método de Mínimos Cuadrados y mediante el método de Máxima Verosimilitud. Se demuestra que, a diferencia de trabajos similares registrados en la literatura, ambos métodos no son estadísticamente equivalentes para el caso de estudio. Mediante cálculos de intervalos de confianza se establece una medida de la precisión con la cual son estimados los parámetros de Weibull. La mayor dispersión se evidenció por los bajos valores de los módulos de Weibull, éstos se encuentran asociados a los tratamientos térmicos donde se exhibieron los valores máximos de durezas. A su vez, estos máximos de dureza a un cierto tiempo de Envejecimiento se encuentran asociados a un nivel de semicoherencia adecuado para que se dificulte tanto el Corte de Partícula como Orowan, y de esta manera exista un mayor impedimento al deslizamiento de las dislocaciones.

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